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JP4312342B2 - Photoelectric switch - Google Patents

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JP4312342B2
JP4312342B2 JP2000074876A JP2000074876A JP4312342B2 JP 4312342 B2 JP4312342 B2 JP 4312342B2 JP 2000074876 A JP2000074876 A JP 2000074876A JP 2000074876 A JP2000074876 A JP 2000074876A JP 4312342 B2 JP4312342 B2 JP 4312342B2
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JP
Japan
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lens
light
optical axis
light emitting
axis direction
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英樹 山川
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Keyence Corp
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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光部から出力される光をレンズを介して投光し、発光部に対するレンズの位置を調整することができる光電スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、工場の生産ライン等で物体の有無を検出するために光電スイッチが用いられている。この光電スイッチは、物体が光電スイッチの検出領域内に位置するように光電スイッチと物体との距離を調整し、物体の検出領域に光を投射し、物体からの帰還光を受光することにより、物体の有無を判定するものである。
【0003】
このような従来の光電スイッチの一つに、物体までの検出距離が調整できるように、発光部となるレーザダイオードを内周面に雌ねじが形成された円筒状の発光部ホルダに固定し、発光部ホルダの雌ねじに螺合する雄ねじが外周面に形成されたレンズホルダにレンズを固定し、発光部ホルダの雌ねじにレンズホルダの雄ねじを螺合させたものがある。この光電スイッチでは、発光部ホルダに対してレンズホルダを回転させることにより発光部に対するレンズの位置を移動させ、レンズから投光される光の物体上のスポット形状およびスポット位置を可変させ、物体と光電スイッチとの距離に合わせてスポットを調整している。
【0004】
また、上記の従来の光電スイッチには、内周面に発光部ホルダと同様の雌ねじ部が形成されたナット状のロック部材をレンズホルダの雌ねじ部に螺合させ、ロック部を締め込むことによりロック部の端面と投光部ホルダの端面とを当接させて発光部に対するレンズの位置をロックしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の光電スイッチでは、ねじ機構によりレンズホルダを移動しているため、雄ねじと雌ねじとの間のクリアランスに起因するねじ機構のガタにより発光部に対するレンズの位置がずれ、投光される光の物体上のスポット形状が変化したり、スポット位置が変化してしまう。
【0006】
また、ねじ機構によりレンズホルダを回転させるため、レンズホルダに固定されたレンズ自体も回転し、発光部から出力される光の光軸に対してレンズの中心がずれている場合、レンズホルダの回転に伴い光軸の周りをレンズの中心が回転し、この場合も、投光される光の物体上のスポット形状が変化したり、スポット位置が変化してしまう。
【0007】
さらに、上記のナット状のロック部材によりレンズホルダを締め付けてレンズ位置をロックしようとすると、ロック動作の前後でねじ機構のガタの分だけレンズの位置が移動し、せっかく調整した位置からレンズの位置がずれてしまい、やはり、投光される光の物体上のスポット形状が変化したり、スポット位置が変化してしまう。
【0008】
上記の課題を解決するため、発光部とレンズとの間の距離を長くすることにより、光軸に対するレンズのずれの許容値を緩和することも考えられるが、発光部となるレーザダイオードの開口は決まっているため、発光部からの出射光量に対するレンズ面への入射光量が少なくなり、レンズへの入光効率が低下する。また、レンズへの入光効率を上げるためにレンズの面積を大きくすると、投光部が大きくなってしまう。
【0009】
本発明の目的は、発光部から出力される光の光軸に対するレンズの中心位置を高精度に保持しながら、発光部に対してレンズを光軸方向に高精度に移動させることができる光電スイッチを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
(1)第1の発明
第1の発明に係る光電スイッチは、光を投光するとともにその反射光を受光し、受光した反射光に基づいて物体を検出する光電スイッチであって、装置本体に固定されるとともに、光を出力する発光部と、発光部から出力される光を受けるレンズと、レンズを保持するレンズ保持部と、装置本体に固定されるとともに、装置本体に対して回転せずに発光部から出力される光の光軸方向へスライド可能な状態でレンズ保持部を支持する支持部と、装置本体に回転可能でかつ装置本体から前記光軸方向に沿って外方に突出する状態で支持されるとともに、レンズ保持部と螺合する内周面を有する回転部と、レンズ保持部を発光部から出力される光の光軸方向へ付勢する付勢手段と、回転部の回転をロックするロック部とを備えるものである。
【0011】
本発明に係る光電スイッチにおいては、光を出力する発光部が装置本体に固定され、発光部から出力される光を受けるレンズを保持するレンズ保持部が、装置本体に固定された支持部により装置本体に対して回転せずに発光部から出力される光の光軸方向へスライド可能な状態で支持されている。したがって、支持部がレンズ保持部に対してすべり軸受として機能し、光軸に垂直な方向に対してネジ機構のような大きなガタのない状態で、レンズ保持部すなわちレンズを発光部に対して光軸方向にスライドさせることができ、発光部に対してレンズを高精度に移動することができる。
【0012】
また、レンズ保持部と螺合する内周面を有する回転部が装置本体に回転可能でかつ装置本体から前記光軸方向に沿って外方に突出する状態で装置本体に支持されているので、回転部を回転させることにより、回転部に螺合するレンズ保持部を光軸方向に移動させることができる。このとき、回転部が回転し、レンズ保持部は回転部の回転に応じてスライドするので、レンズ保持部すなわちレンズは回転せずに光軸方向に移動する。したがって、発光部から出力される光の光軸方向に対するレンズの中心位置を組立時の高精度に位置調整された位置に保持した状態でレンズを移動することができる。
【0013】
この結果、発光部から出力される光の光軸に対するレンズの中心位置を高精度に保持しながら、発光部に対してレンズを光軸方向に高精度に移動させることができる。
また、レンズ保持部が発光部から出力される光の光軸方向へ付勢されているので、レンズ保持部と回転部との螺合部における光軸方向のガタをなくすことができ、より高精度に光軸方向にスライドさせて移動することができる。
【0016】
)第の発明
の発明に係る光電スイッチは、第1の発明に係る光電スイッチの構成において、回転部は、回転部の回転方向に沿って形成される複数の係止部を含み、ロック部は、発光部から出力される光の光軸方向に移動または光軸方向と交わる方向を回転中心として回動することにより複数の係止部の隣接する係止部間に介装されて回転部の回転をロックするものである。
【0017】
この場合、ロック部を発光部から出力される光の光軸方向に移動または光軸方向と交わる方向を回転中心として回動することにより、回転部の回転方向に沿って形成された複数の係止部のうち隣接する係止部間にロック部が介装され、回転部の回転がロックされる。このように、光の光軸方向すなわち回転部の回転中心軸に沿ってロック部が介装されるので、回転部をほとんど回転させることなく、回転部をロックすることができる。また、ロック部が係止部間に介装されたときにロック部が係止部に当接しても、回転部がわずかに回転することによりロック部からの応力を開放することができ、ロック部から回転部を介してレンズ保持部およびレンズに不要な応力を与えることがない。この結果、ロック動作の前後で発光部に対するレンズの位置をほとんど変化させることなく、高精度にレンズを位置調整した状態でレンズをロックすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光電スイッチについて説明する。この光電スイッチは、光を発生する発光手段および光を受けて受光量に応じた受光信号を出力する受光手段を有し、前記発光手段により発生された光を検出領域に投射するとともに検出領域からの帰還光を前記受光手段により受光することにより検出領域における物体の有無を検知するものである。
【0019】
図1は、本発明の一実施の形態による光電スイッチを一方向から見た外観斜視図であり、図2は、図1の光電スイッチを他方向から見た外観斜視図である。
【0020】
図1および図2の光電スイッチ1では、筐体となるケース11に光を投光する発光手段となる投光部2が設けられるとともに、投光部2の横に投光部2から投光された光を受ける物体が反射する反射光を受光する受光手段となる受光部3が設けられる。光電スイッチ1は、投光部2から投光された光を受ける物体が反射する光のうち受光部3に入射する光を受光し、受光量等により物体の有無を検出し、検出結果を出力する。
【0021】
光電スイッチ1のケース11の投光部2および受光部3が設けられた受発光面の反対側の側面、すなわち受発光面の背面には表示部4が設けられている。表示部4には、LED(発光ダイオード)等が設けられ、受光部3による受光量等を表示する。
【0022】
また、投光部2は、図中の矢印方向に鏡筒カバー20を回転させることにより、以下に説明するように、内部の発光部となるレーザダイオードに対する投光レンズの位置を可変して焦点距離を変化させ、物体上のスポットの形状および位置を調整することができる。
【0023】
図3は、図1に示す光電スイッチの主として投光部2の部分を示す一部断面図であり、図4は、図3に示す投光部を背面から見た一部断面図である。
【0024】
図3および図4に示すように、ケース11の受発光面に対して略垂直に設けられる側面には、レーザホルダ12が一体に形成されている。レーザホルダ12の中心部には貫通孔が形成され、この貫通孔に発光部となるレーザダイオード13が嵌挿され、レーザホルダ12にレーザダイオード13が固定されている。
【0025】
レーザホルダ12には、レンズ保持部となるレンズホルダ15をスライド可能に支持するための支持部となるガイド部14が嵌着されている。レンズホルダ15の内側には投光レンズ16が固定されている。円筒状のガイド部14には、レンズホルダ15が高精度なはめあい状態(例えば、ガイド部14の内径とレンズホルダ15の外径とのクリアランスが約10〜20μm程度)で挿入されている。ガイド部14はすべり軸受として機能し、レンズホルダ15がレーザダイオード13から出力される光の光軸方向に沿ってガタなくかつスムーズにスライド可能な状態に保持される。
【0026】
このように、ケース11、レーザホルダ12およびガイド部14が固定部(装置本体)となる。ケース11、レーザホルダ12およびガイド部14は、これらの全てまたはその一部を一体に形成してもよい。
【0027】
また、レーザホルダ12とレンズホルダ15との間には、付勢手段となるコイルばね17が介装されており、レンズホルダ15は、コイルばね17により光軸方向に沿ってレーザダイオード13から離れる方向に付勢されている。
【0028】
レンズホルダ15の投光レンズ16側の外周面には雄ねじが形成され、鏡筒部18の内周面にはレンズホルダ15の雄ねじに螺合する雌ねじが形成され、鏡筒部18がレンズホルダ15に螺合されている。鏡筒部18の外周面には鏡筒カバー20が嵌着されている。鏡筒部18の内周部の一方の端部付近には正反射を防止するための反射防止板21が固定されている。鏡筒部18の内周部の他方の端部には鏡筒保持部19が嵌着されている。
【0029】
また、鏡筒カバー20のレーザダイオード13側の端部と鏡筒保持部19の投光レンズ16側の端部との間にケース11が介装され、鏡筒カバー20、鏡筒部18および鏡筒保持部19がケース11に対して回転可能な状態で支持されている。
【0030】
したがって、鏡筒カバー20を回動させることにより、鏡筒カバー20、鏡筒部18、鏡筒保持部19および反射防止板21が一体となり回転され、鏡筒カバー20、鏡筒部18および鏡筒保持部19が回転部となる。鏡筒カバー20、鏡筒部18および鏡筒保持部19は、これらの全てまたはその一部を一体に形成してもよい。
【0031】
鏡筒保持部19の外周面には鏡筒保持部19の回転方向に沿って複数の係止部25が一定ピッチでギヤ状に形成され、各係止部25はその断面が略三角形状で隆起した形状を有し、隣接する係止部25間に略逆三角形状の谷部が形成されている。係止部25の形状および数等は、図示の例に特に限定されず、他の形状および数でもよい。
【0032】
鏡筒保持部19の側方には、多段円柱状のロック部22が配置され、ロック部22の両端がケース11およびケース11に固定される上蓋26に支持され、ロック部22が回転可能な状態に支持されている。ロック部22の両端にはすりわり24が設けられ、すりわり24にねじ回しの先端を差し込んでロック部22を図中の矢印方向すなわち光軸方向と直交する方向を回転中心として回動させることができる。
【0033】
また、ロック部22の中間部分には一方向(図3中下方向)に隆起する断面が略三角形状の二つの凸部23が形成されている。図3および図4に示す状態は、ロック部22により鏡筒保持部19すなわち回転部がロックされていない状態を示している。凸部23の形状および数等は、図示の例に特に限定されず、他の形状および数でもよい。
【0034】
上記のように構成された光電スイッチ1の投光部2では、レーザダイオード13がレーザホルダ12に固定され、ガイド部14がレーザホルダ12に固定され、レーザダイオード13から出力される光を受ける投光レンズ16を保持するレンズホルダ15が、ガイド部14によりレーザダイオード13から出力される光の光軸方向へスライド可能な状態で支持されている。
【0035】
このとき、ガイド部14にレンズホルダ15が高精度なはめあい状態で挿入されているので、光軸方向と直交する方向にガタのない状態でレンズホルダ15すなわち投光レンズ16をレーザダイオード13に対して光軸方向にスライドさせることができる。
【0036】
また、レンズホルダ15と螺合する鏡筒部18が鏡筒保持部19および鏡筒カバー20とともに光軸方向を回転中心として回転可能な状態でケース11に支持されているので、鏡筒カバー20を回転させることにより、鏡筒部18に螺合するレンズホルダ15を光軸方向に移動させることができる。
【0037】
このとき、鏡筒部18が回転し、レンズホルダ15は鏡筒部18の回転に応じてスライドするので、レンズホルダ15すなわち投光レンズ16は回転せずに光軸方向に移動する。したがって、レーザダイオード13から出力される光の光軸方向に対する投光レンズ16の中心位置を組立時の高精度に位置調整された位置に保持した状態で投光レンズ16を移動することができる。
【0038】
この結果、レーザダイオード13から出力される光の光軸に対する投光レンズ16の中心位置を高精度に保持しながら、レーザダイオード13に対して投光レンズ16を光軸方向に高精度に移動させることができる。
【0039】
また、コイルばね17によりレンズホルダ15がレーザダイオード13から出力される光の光軸方向へ付勢されているので、レンズホルダ15と鏡筒部18との螺合部における光軸方向のガタをなくすことができ、より高精度に光軸方向にスライドさせて移動することができる。なお、付勢手段は、上記のコイルばねに特に限定されず、板ばね、皿ばね等の他のばねまたは弾性ゴム等の弾性部材等を用いてもよい。
【0040】
図5は、ロック部22により鏡筒保持部19がロックされているロック状態における図1に示す光電スイッチの主として投光部2の部分を示す一部断面図であり、図6は、図5に示す投光部を背面から見た一部断面図である。
【0041】
使用者がねじ回しをすりわり24に挿入し、ロック部22を90度回転させると、図5および図6に示すように、ロック部22の凸部23が鏡筒保持部19の係止部25の間に介装される。この状態で鏡筒カバー20を回転させようとしても、鏡筒保持部19の係止部25がロック部22の凸部23と当接し、鏡筒カバー20は回転せず、ロック部22により鏡筒保持部19がロックされ、レーザダイオード13に対する投光レンズ16の位置が固定される。
【0042】
ここで、図5および図6に示すロック状態でロック部22の凸部23と鏡筒保持部19の係止部25との間には鏡筒保持部19の回転方向に所定のクリアランスができるように両者の断面形状が設定されている。したがって、凸部23が係止部25間のちょうど真中に介装された場合、凸部23と係止部25とは当接しない。この結果、ロック部22から鏡筒保持部19を介して投光レンズ16に不要な応力が伝達されることがなく、また、鏡筒保持部19が回転しないので、ロック動作の前後でレーザダイオード13に対する投光レンズ16の位置がまったく変化せず、高精度に投光レンズ16を位置調整した状態でそのまま投光レンズ16をロックすることができる。
【0043】
また、係止部25の位置が少しずれており、凸部23と係止部25とが当接しながら凸部23が係止部25の間に介装される場合、鏡筒保持部19はロック部22以外にその回転を規制する部材がないため、鏡筒保持部19がやや回転することにより凸部23からの不要な応力を解放することができる。したがって、この場合も、ロック部22から鏡筒保持部19を介して投光レンズ16に不要な応力が伝達されることがない。また、この場合、鏡筒保持部19がやや回転するが、鏡筒保持部19の回転量に対する光軸方向の移動量は非常に小さいので、ロック動作の前後でレーザダイオード13に対する投光レンズ16の位置がほとんど変化せず、高精度に投光レンズ16を位置調整した状態で投光レンズ16をロックすることができる。
【0044】
このように、本実施の形態では、レーザダイオード13から出力される光の光軸に対する投光レンズ16の中心位置を高精度に保持しながら焦点距離を調整することができる。また、焦点調整後のロック動作の前後でレーザダイオード13に対する投光レンズ16の位置がほとんど変化しないので、スポットを変化させずに投光レンズ16をロックすることができる。また、ロック後は投光レンズ16がロックされているので、物体の検出中にスポットが変化することもない。したがって、焦点距離の調整操作、ロック操作および検出操作が容易となり、短時間で所望の物体の有無を容易に検出することができる。
【0045】
なお、本実施の形態では、ロック機構として光軸方向と直交する方向を回転中心として回動するロック部22を用いたが、光軸方向に沿って直線的に移動して係止部25間に介装されるロック部を用いてもよい。また、係止部25を鏡筒保持部19の外周面に設けたが、係止部を鏡筒保持部19の内周面に形成し、この係止部間に介装されるロック部を用いてもよい。
【0046】
また、本発明が適用される光電スイッチは、光を投光するものであれば、上記の光電スイッチに特に限定されず、反射型または透過型、アンプ内蔵型またはアンプ分離型、投光光学系と受光光学系とを分離した分離光学系またはビームスプリッタ等を用いた同軸光学系等のいずれの光電スイッチにも適用することができ、また、物体までの距離等を測定するための光電センサおよび光変位計、色の濃淡等を識別するカラー判別センサ等の他の光学装置にも同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。また、発光部としてレーザダイオードを用いたが、LED等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による光電スイッチを一方向から見た外観斜視図である。
【図2】図1の光電スイッチを他方向から見た外観斜視図である。
【図3】図1に示す光電スイッチの主として投光部の部分を示す一部断面図である。
【図4】図3に示す投光部を背面から見た一部断面図である。
【図5】ロック部により鏡筒保持部がロックされているロック状態における図1に示す光電スイッチの主として投光部の部分を示す一部断面図である。
【図6】図5に示す投光部を背面から見た一部断面図である。
【符号の説明】
1 光電スイッチ
2 投光部
3 受光部
4 表示部
11 ケース
12 レーザホルダ
13 レーザダイオード
14 ガイド部
15 レンズホルダ
16 投光レンズ
17 コイルばね
18 鏡筒部
19 鏡筒保持部
20 鏡筒カバー
21 反射防止板
22 ロック部
23 凸部
24 すりわり
25 係止部
26 上蓋
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photoelectric switch capable of projecting light output from a light emitting unit through a lens and adjusting the position of the lens with respect to the light emitting unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a photoelectric switch has been used to detect the presence or absence of an object in a production line of a factory. This photoelectric switch adjusts the distance between the photoelectric switch and the object so that the object is located within the detection area of the photoelectric switch, projects light onto the detection area of the object, and receives feedback light from the object, The presence or absence of an object is determined.
[0003]
In one of such conventional photoelectric switches, a laser diode as a light emitting part is fixed to a cylindrical light emitting part holder having an internal thread formed on the inner peripheral surface so that the detection distance to an object can be adjusted. There is a type in which a lens is fixed to a lens holder in which an external thread is formed on an outer peripheral surface, and a male screw of a lens holder is screwed to an internal thread of a light emitting unit holder. In this photoelectric switch, the position of the lens with respect to the light emitting unit is moved by rotating the lens holder relative to the light emitting unit holder, the spot shape and the spot position of the light projected from the lens are varied, and the object and The spot is adjusted according to the distance from the photoelectric switch.
[0004]
Further, in the above-described conventional photoelectric switch, a nut-like lock member having a female thread portion similar to the light emitting portion holder formed on the inner peripheral surface is screwed into the female thread portion of the lens holder, and the lock portion is tightened. The position of the lens with respect to the light emitting part is locked by bringing the end face of the lock part into contact with the end face of the light projecting part holder.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional photoelectric switch, the lens holder is moved by the screw mechanism, so that the lens is displaced with respect to the light emitting portion due to the backlash of the screw mechanism due to the clearance between the male screw and the female screw, and the projected light. The spot shape on the object changes or the spot position changes.
[0006]
Further, since the lens holder is rotated by the screw mechanism, the lens itself fixed to the lens holder also rotates, and the lens holder rotates when the center of the lens is deviated from the optical axis of the light output from the light emitting unit. Accordingly, the center of the lens rotates around the optical axis, and in this case, the spot shape on the object of the projected light changes or the spot position changes.
[0007]
Furthermore, if the lens holder is tightened with the nut-shaped lock member to lock the lens position, the position of the lens moves by the backlash of the screw mechanism before and after the locking operation, and the position of the lens from the adjusted position. As a result, the spot shape on the object of the projected light changes or the spot position changes.
[0008]
In order to solve the above-mentioned problem, it is conceivable that the tolerance of lens displacement with respect to the optical axis can be relaxed by increasing the distance between the light emitting unit and the lens. Therefore, the amount of light incident on the lens surface with respect to the amount of light emitted from the light emitting unit is reduced, and the light incident efficiency into the lens is reduced. In addition, if the area of the lens is increased in order to increase the light incident efficiency to the lens, the light projecting portion becomes larger.
[0009]
An object of the present invention is to provide a photoelectric switch capable of moving a lens in the optical axis direction with high accuracy with respect to the light emitting unit while maintaining the center position of the lens with respect to the optical axis of light output from the light emitting unit with high accuracy. Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
(1) photoelectric switch according to the first invention the first invention, the light receives the reflected light as well as projecting light, a photoelectric switch for detecting the object based on the received reflected light, the apparatus main body A light emitting unit that outputs light, a lens that receives light output from the light emitting unit, a lens holding unit that holds the lens, and a device that is fixed to the device body and does not rotate with respect to the device body A support portion that supports the lens holding portion in a state that allows the light output from the light emitting portion to be slidable in the optical axis direction, and is rotatable to the apparatus main body and protrudes outward from the apparatus main body along the optical axis direction. A rotating unit having an inner peripheral surface that is screwed with the lens holding unit, an urging unit that urges the lens holding unit in the optical axis direction of the light output from the light emitting unit, and And a lock portion for locking rotation Is.
[0011]
In the photoelectric switch according to the present invention, the light emitting unit that outputs light is fixed to the apparatus main body, and the lens holding unit that holds the lens that receives the light output from the light emitting unit is provided by the support unit fixed to the apparatus main body. It is supported so that it can slide in the optical axis direction of the light output from the light emitting unit without rotating with respect to the main body. Therefore, the lens holding portion, that is, the lens is lighted with respect to the light emitting portion in a state in which the support portion functions as a slide bearing with respect to the lens holding portion and there is no large play like a screw mechanism in the direction perpendicular to the optical axis. The lens can be slid in the axial direction, and the lens can be moved with high accuracy with respect to the light emitting unit.
[0012]
In addition, since the rotating unit having an inner peripheral surface screwed with the lens holding unit is supported by the apparatus main body in a state that it can rotate to the apparatus main body and protrudes outward from the apparatus main body along the optical axis direction , By rotating the rotating part, the lens holding part screwed into the rotating part can be moved in the optical axis direction. At this time, the rotating unit rotates and the lens holding unit slides according to the rotation of the rotating unit, so that the lens holding unit, that is, the lens moves in the optical axis direction without rotating. Therefore, the lens can be moved in a state in which the center position of the lens with respect to the optical axis direction of the light output from the light emitting unit is held at the position adjusted with high accuracy at the time of assembly.
[0013]
As a result, it is possible to move the lens with high accuracy in the optical axis direction with respect to the light emitting unit while maintaining the center position of the lens with respect to the optical axis of the light output from the light emitting unit with high accuracy.
In addition, since the lens holding portion is biased in the optical axis direction of the light output from the light emitting portion, it is possible to eliminate backlash in the optical axis direction at the screwing portion between the lens holding portion and the rotating portion, and to increase the height. It can be moved by sliding in the optical axis direction with high accuracy.
[0016]
(2) The photoelectric switch according to the second aspect the second invention, in the configuration of the photoelectric switch according to the first invention, the rotation section, a plurality of engaging portions formed in the rotation direction of the rotating part And the locking part is interposed between the adjacent locking parts of the plurality of locking parts by moving in the optical axis direction of the light output from the light emitting part or rotating around the direction intersecting the optical axis direction. also the in which you lock the rotation of the rotating part is.
[0017]
In this case, the lock unit is moved in the optical axis direction of the light output from the light emitting unit, or rotated about the direction intersecting the optical axis direction as a rotation center, so that a plurality of engagements formed along the rotation direction of the rotary unit are formed. A lock part is interposed between the adjacent locking parts among the stop parts, and the rotation of the rotating part is locked. Thus, since the lock portion is interposed along the optical axis direction of the light, that is, along the rotation center axis of the rotation portion, the rotation portion can be locked without substantially rotating the rotation portion. In addition, even if the lock part comes into contact with the engaging part when the lock part is interposed between the engaging parts, the rotating part can be slightly rotated to release the stress from the lock part, Unnecessary stress is not applied to the lens holding part and the lens from the part through the rotating part. As a result, the lens can be locked in a state in which the lens is adjusted with high accuracy without substantially changing the position of the lens with respect to the light emitting unit before and after the locking operation.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter will be described the present invention engaging Ru photoelectric switch. This photoelectric switch has a light emitting means for generating light and a light receiving means for receiving the light and outputting a light reception signal corresponding to the amount of light received, and projects the light generated by the light emitting means to the detection area and from the detection area. Is detected by the light receiving means to detect the presence or absence of an object in the detection region.
[0019]
FIG. 1 is an external perspective view of a photoelectric switch according to an embodiment of the present invention viewed from one direction, and FIG. 2 is an external perspective view of the photoelectric switch of FIG. 1 viewed from another direction.
[0020]
In the photoelectric switch 1 of FIGS. 1 and 2, a light projecting unit 2 serving as a light emitting unit that projects light is provided on a case 11 serving as a housing, and light is projected from the light projecting unit 2 next to the light projecting unit 2. A light receiving unit 3 is provided as a light receiving unit that receives reflected light reflected by an object that receives the received light. The photoelectric switch 1 receives the light incident on the light receiving unit 3 among the light reflected by the object that receives the light projected from the light projecting unit 2, detects the presence or absence of the object based on the amount of received light, and outputs the detection result To do.
[0021]
A display unit 4 is provided on the side opposite to the light emitting / receiving surface where the light projecting unit 2 and the light receiving unit 3 of the case 11 of the photoelectric switch 1 are provided, that is, on the back surface of the light receiving / emitting surface. The display unit 4 is provided with an LED (light emitting diode) or the like, and displays the amount of light received by the light receiving unit 3 or the like.
[0022]
Further, the light projecting unit 2 rotates the lens barrel cover 20 in the direction of the arrow in the drawing, thereby changing the position of the light projecting lens with respect to the laser diode serving as the internal light emitting unit as described below. By changing the distance, the shape and position of the spot on the object can be adjusted.
[0023]
FIG. 3 is a partial cross-sectional view mainly showing a portion of the light projecting unit 2 of the photoelectric switch shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the light projecting unit shown in FIG.
[0024]
As shown in FIGS. 3 and 4, the laser holder 12 is integrally formed on the side surface of the case 11 provided substantially perpendicular to the light emitting / receiving surface. A through hole is formed at the center of the laser holder 12, and a laser diode 13 serving as a light emitting unit is fitted into the through hole, and the laser diode 13 is fixed to the laser holder 12.
[0025]
The laser holder 12 is fitted with a guide portion 14 serving as a support portion for slidably supporting a lens holder 15 serving as a lens holding portion. A light projection lens 16 is fixed inside the lens holder 15. A lens holder 15 is inserted into the cylindrical guide portion 14 in a highly accurate fitting state (for example, the clearance between the inner diameter of the guide portion 14 and the outer diameter of the lens holder 15 is about 10 to 20 μm). The guide portion 14 functions as a slide bearing, and the lens holder 15 is held in a state in which the lens holder 15 can be smoothly slid along the optical axis direction of the light output from the laser diode 13.
[0026]
Thus, the case 11, the laser holder 12, and the guide part 14 become a fixed part (apparatus main body). The case 11, the laser holder 12, and the guide part 14 may be formed integrally with all or part of them.
[0027]
A coil spring 17 serving as an urging means is interposed between the laser holder 12 and the lens holder 15, and the lens holder 15 is separated from the laser diode 13 along the optical axis direction by the coil spring 17. Is biased in the direction.
[0028]
A male screw is formed on the outer peripheral surface of the lens holder 15 on the light projecting lens 16 side, a female screw that engages with the male screw of the lens holder 15 is formed on the inner peripheral surface of the lens barrel portion 18, and the lens barrel portion 18 is the lens holder. 15 is screwed. A lens barrel cover 20 is fitted on the outer peripheral surface of the lens barrel portion 18. An antireflection plate 21 for preventing regular reflection is fixed near one end of the inner peripheral portion of the lens barrel portion 18. A lens barrel holding portion 19 is fitted to the other end portion of the inner peripheral portion of the lens barrel portion 18.
[0029]
The case 11 is interposed between the end of the lens barrel cover 20 on the laser diode 13 side and the end of the lens barrel holding portion 19 on the light projecting lens 16 side, and the lens barrel cover 20, the lens barrel portion 18, and The lens barrel holding portion 19 is supported so as to be rotatable with respect to the case 11.
[0030]
Therefore, by rotating the lens barrel cover 20, the lens barrel cover 20, the lens barrel portion 18, the lens barrel holding portion 19 and the antireflection plate 21 are rotated together, and the lens barrel cover 20, the lens barrel portion 18 and the mirror are rotated. The cylinder holding part 19 becomes a rotating part. The lens barrel cover 20, the lens barrel portion 18, and the lens barrel holding portion 19 may be formed integrally with all or a part thereof.
[0031]
A plurality of locking portions 25 are formed in a gear shape at a constant pitch along the rotation direction of the lens barrel holding portion 19 on the outer peripheral surface of the lens barrel holding portion 19, and each locking portion 25 has a substantially triangular cross section. It has a raised shape, and a substantially inverted triangular valley is formed between adjacent locking portions 25. The shape and number of the locking portions 25 are not particularly limited to the illustrated example, and may be other shapes and numbers.
[0032]
A multi-stage columnar lock portion 22 is disposed on the side of the lens barrel holding portion 19. Both ends of the lock portion 22 are supported by the case 11 and the upper lid 26 fixed to the case 11, and the lock portion 22 is rotatable. Supported by the state. Slots 24 are provided at both ends of the lock part 22, and a tip of a screwdriver is inserted into the slot 24 to rotate the lock part 22 around the direction of the arrow in the figure, that is, the direction orthogonal to the optical axis direction. Can do.
[0033]
In addition, two convex portions 23 having a substantially triangular cross section are formed in the middle portion of the lock portion 22 so as to protrude in one direction (downward in FIG. 3). The state shown in FIGS. 3 and 4 shows a state in which the lens barrel holding part 19, that is, the rotating part is not locked by the lock part 22. The shape and number of the convex portions 23 are not particularly limited to the illustrated example, and may be other shapes and numbers.
[0034]
In the light projecting portion 2 of the photoelectric switch 1 configured as described above, the laser diode 13 is fixed to the laser holder 12, the guide portion 14 is fixed to the laser holder 12, and the light output from the laser diode 13 is received. A lens holder 15 that holds the optical lens 16 is supported by the guide portion 14 so as to be slidable in the optical axis direction of the light output from the laser diode 13.
[0035]
At this time, since the lens holder 15 is inserted into the guide portion 14 with a high-precision fitting state, the lens holder 15, that is, the light projecting lens 16 is placed on the laser diode 13 with no backlash in a direction perpendicular to the optical axis direction. Can be slid in the direction of the optical axis.
[0036]
In addition, since the lens barrel portion 18 that is screwed into the lens holder 15 is supported by the case 11 so as to be rotatable around the optical axis direction together with the lens barrel holding portion 19 and the lens barrel cover 20, the lens barrel cover 20 By rotating the lens holder 15, it is possible to move the lens holder 15 screwed into the lens barrel portion 18 in the optical axis direction.
[0037]
At this time, the lens barrel portion 18 rotates and the lens holder 15 slides according to the rotation of the lens barrel portion 18, so that the lens holder 15, that is, the light projecting lens 16 moves in the optical axis direction without rotating. Therefore, the light projection lens 16 can be moved in a state where the center position of the light projection lens 16 with respect to the optical axis direction of the light output from the laser diode 13 is held at a position adjusted with high accuracy at the time of assembly.
[0038]
As a result, the projection lens 16 is moved with high accuracy in the optical axis direction relative to the laser diode 13 while maintaining the center position of the projection lens 16 with respect to the optical axis of the light output from the laser diode 13 with high accuracy. be able to.
[0039]
Further, since the lens holder 15 is urged by the coil spring 17 in the optical axis direction of the light output from the laser diode 13, the play in the optical axis direction at the threaded portion between the lens holder 15 and the lens barrel portion 18 is prevented. It can be eliminated, and can be moved by sliding in the optical axis direction with higher accuracy. The biasing means is not particularly limited to the above-described coil spring, and other springs such as a leaf spring and a disc spring or an elastic member such as elastic rubber may be used.
[0040]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view mainly showing a portion of the light projecting portion 2 of the photoelectric switch shown in FIG. 1 in a locked state in which the lens barrel holding portion 19 is locked by the lock portion 22. FIG. It is the partial cross section figure which looked at the light projection section which is shown from back.
[0041]
When the user inserts the screwdriver into the slot 24 and rotates the lock portion 22 by 90 degrees, the convex portion 23 of the lock portion 22 becomes the locking portion of the lens barrel holding portion 19 as shown in FIGS. 25. Even if the lens barrel cover 20 is to be rotated in this state, the locking portion 25 of the lens barrel holding portion 19 comes into contact with the convex portion 23 of the lock portion 22, so that the lens barrel cover 20 does not rotate and the lock portion 22 The tube holding part 19 is locked, and the position of the light projection lens 16 with respect to the laser diode 13 is fixed.
[0042]
Here, in the locked state shown in FIGS. 5 and 6, a predetermined clearance can be formed in the rotation direction of the lens barrel holding portion 19 between the convex portion 23 of the lock portion 22 and the locking portion 25 of the lens barrel holding portion 19. Thus, the cross-sectional shape of both is set. Therefore, when the convex part 23 is interposed just in the middle between the latching parts 25, the convex part 23 and the latching part 25 do not contact. As a result, unnecessary stress is not transmitted from the lock portion 22 to the light projecting lens 16 through the lens barrel holding portion 19, and the lens barrel holding portion 19 does not rotate. The position of the projection lens 16 with respect to 13 does not change at all, and the projection lens 16 can be locked as it is with the projection lens 16 being adjusted with high accuracy.
[0043]
In addition, when the position of the locking part 25 is slightly shifted and the convex part 23 is interposed between the locking part 25 while the convex part 23 and the locking part 25 are in contact, the lens barrel holding part 19 is Since there is no member that restricts the rotation other than the lock portion 22, unnecessary stress from the convex portion 23 can be released by slightly rotating the lens barrel holding portion 19. Therefore, also in this case, unnecessary stress is not transmitted from the lock portion 22 to the light projecting lens 16 via the lens barrel holding portion 19. In this case, the lens barrel holding portion 19 rotates slightly, but the amount of movement in the optical axis direction with respect to the amount of rotation of the lens barrel holding portion 19 is very small. Therefore, the light projection lens 16 for the laser diode 13 before and after the locking operation. The projection lens 16 can be locked in a state in which the position of the projection lens 16 is adjusted with high accuracy.
[0044]
Thus, in this embodiment, the focal length can be adjusted while maintaining the center position of the light projection lens 16 with respect to the optical axis of the light output from the laser diode 13 with high accuracy. Further, since the position of the light projection lens 16 with respect to the laser diode 13 hardly changes before and after the lock operation after the focus adjustment, the light projection lens 16 can be locked without changing the spot. Further, since the light projecting lens 16 is locked after the locking, the spot does not change during the detection of the object. Accordingly, the focal length adjustment operation, the lock operation, and the detection operation are facilitated, and the presence or absence of a desired object can be easily detected in a short time.
[0045]
In the present embodiment, the lock portion 22 that rotates around the direction orthogonal to the optical axis direction is used as the lock mechanism. However, the lock portion 22 moves linearly along the optical axis direction and moves between the locking portions 25. You may use the lock part interposed in. Moreover, although the latching | locking part 25 was provided in the outer peripheral surface of the lens-barrel holding | maintenance part 19, the locking | rocking part is formed in the inner peripheral surface of the lens-barrel holding | maintenance part 19, and the locking part interposed between this latching | locking part It may be used.
[0046]
The photoelectric switch to which the present invention is applied is not particularly limited to the above-described photoelectric switch as long as it projects light, and is a reflection type or transmission type, a built-in amplifier type or an amplifier separation type, and a projection optical system. Can be applied to any photoelectric switch such as a separation optical system in which a light receiving optical system is separated or a coaxial optical system using a beam splitter, etc., and a photoelectric sensor for measuring a distance to an object, etc. The present invention can be similarly applied to other optical devices such as an optical displacement meter, a color discrimination sensor for identifying color shading, and the like, and the same effect can be obtained. Further, although a laser diode is used as the light emitting unit, an LED or the like may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of a photoelectric switch according to an embodiment of the present invention viewed from one direction.
2 is an external perspective view of the photoelectric switch of FIG. 1 as viewed from the other direction.
3 is a partial cross-sectional view mainly showing a light projecting portion of the photoelectric switch shown in FIG. 1;
4 is a partial cross-sectional view of the light projecting unit shown in FIG. 3 as viewed from the back.
5 is a partial cross-sectional view showing mainly a light projecting portion of the photoelectric switch shown in FIG. 1 in a locked state in which the lens barrel holding portion is locked by the lock portion. FIG.
6 is a partial cross-sectional view of the light projecting unit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoelectric switch 2 Light projection part 3 Light reception part 4 Display part 11 Case 12 Laser holder 13 Laser diode 14 Guide part 15 Lens holder 16 Light projection lens 17 Coil spring 18 Lens barrel part 19 Lens barrel holding part 20 Lens barrel cover 21 Antireflection Plate 22 Locking portion 23 Convex portion 24 Slot 25 Locking portion 26 Upper lid

Claims (2)

光を投光するとともにその反射光を受光し、受光した反射光に基づいて物体を検出する光電スイッチであって、
装置本体に固定されるとともに、光を出力する発光部と、
前記発光部から出力される光を受けるレンズと、
前記レンズを保持するレンズ保持部と、
装置本体に固定されるとともに、装置本体に対して回転せずに前記発光部から出力される光の光軸方向へスライド可能な状態で前記レンズ保持部を支持する支持部と、
装置本体に回転可能でかつ装置本体から前記光軸方向に沿って外方に突出する状態で支持されるとともに、前記レンズ保持部と螺合する内周面を有する回転部と
前記レンズ保持部を前記発光部から出力される光の光軸方向へ付勢する付勢手段と、
前記回転部の回転をロックするロック部とを備えることを特徴とする光電スイッチ
A photoelectric switch that projects light and receives reflected light, and detects an object based on the received reflected light ,
A light emitting unit that is fixed to the apparatus body and outputs light;
A lens that receives light output from the light emitting unit;
A lens holding part for holding the lens;
A support unit that is fixed to the apparatus main body and supports the lens holding unit in a state that it can slide in the optical axis direction of the light output from the light emitting unit without rotating with respect to the apparatus main body;
A rotating part that is rotatable to the apparatus main body and is supported in a state of protruding outward from the apparatus main body along the optical axis direction, and having an inner peripheral surface that is screwed with the lens holding part ;
An urging means for urging the lens holding unit in an optical axis direction of light output from the light emitting unit;
A photoelectric switch comprising: a lock portion that locks rotation of the rotation portion .
前記回転部は、前記回転部の回転方向に沿って形成される複数の係止部を含み、
前記ロック部は、前記発光部から出力される光の光軸方向に移動または前記光軸方向と交わる方向を回転中心として回動することにより前記複数の係止部の隣接する係止部間に介装されて前記回転部の回転をロックすることを特徴とする請求項1記載の光電スイッチ
The rotating part includes a plurality of locking parts formed along the rotating direction of the rotating part,
The locking part moves between the adjacent locking parts of the plurality of locking parts by moving in the optical axis direction of the light output from the light emitting part or rotating around the direction intersecting the optical axis direction. the photoelectric switch according to claim 1 Symbol mounting features a lock to Turkey the rotation of the rotating portion is interposed.
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