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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-126625 ,
die am 14. Mai 2008 eingereicht wurde und deren Inhalt hierin durch
Bezugnahme aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalter.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Konventionell
wurde eine Abtasteinrichtung vorgeschlagen, die unter Verwendung
von Licht, wie zum Beispiel einem Laser, erfasst, ob ein Objekt
innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, der vorher festgelegt wurde,
vorhanden ist oder nicht (siehe die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 4-310890 (Abstract), die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 3-175390 (
1) und das
US-amerikanische Patent Nr. 5,455,669 (
4)).
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Ein
fotoelektrischer Lichtabtastungs-Schalter ist eine so genannte Sicherheitsabtasteinrichtung (Sicherheitsscanner)
oder Sicherheitslaserabtasteinrichtung (Sicherheitslaserscanner)
und tastet einen Erfassungsbereich mit Licht, wie zum Beispiel einem Laser,
ab, empfängt das Abtastlicht, das innerhalb des Erfassungsbereichs
reflektiert wurde, misst einen Abstand zu einem Objekt auf Grundlage
einer Differenz zwischen einer Lichtprojektionszeit und einer Lichtempfangszeit,
d. h. einer Zeitdifferenz und einer bekannten Lichtgeschwindigkeit,
bestimmt eine Position des Objekts auf Grundlage eines Abstands in
jeder vorgegebenen Richtung, gibt ein Sicherheitssignal aus, das
anzeigt, dass eine Funktion der Einrichtung entweder aktiviert oder
deaktiviert ist, und deaktiviert die Funktion der Einrichtung wie
benötigt.
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16A und 16B veranschaulichen
ein Beispiel eines konventionellen fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalters.
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In 16A und 16B ist
ein fotoelektrischer Schalter einer Lichtabtastungsausführung
mit einer Abdichtung 102 zwischen einem Gehäuse 100 und
einer Vorderabdeckung 101 zur Luftdichtheit versehen.
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Andererseits
ist die Vorderabdeckung 101 ein Verschleißteil
und tauscht ein unerfahrener Benutzer, der mit einer Struktur der
Einrichtung nicht vertraut ist, die Vorderabdeckung 101 aus.
Im Falle dieses Schalters kann, da die Vorderabdeckung 101 eine
U-Form aufweist, das Anziehen von Schrauben abhängig von
einer Anbringungsreihenfolge von Befestigungsschrauben an die Vorderabdeckung 101 ungleichmäßig
sein, was zu einem Defekt der Luftdichtheit führt.
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Zum
Beispiel sind, wenn die Schrauben an diagonal vorderen Seiten F1,
F2 angezogen werden, nachdem die Schrauben an beiden Seiten S1,
S2 angezogen wurden, beide Enden der Abdeckung 101 mit
der U-Form durch die Schrauben an den Seiten S1, S2, die zuerst
angezogen wurden, an dem Gehäuse 100 befestigt
und ist es dementsprechend nicht möglich, die Abdichtung 102 zu
komprimieren, indem danach die Schrauben an den diagonal vorderen
Seiten F1, F2 angezogen werden. In diesem Fall könnte ein
Defekt der Luftdichtheit auftreten. Insbesondere kann, da eine Dicke
und eine Breite der für den fotoelektrischen Abtastungs-Schalter
verwendeten Abdichtung 102 kleiner wird, wenn die Größe
des Schalters geringer wird, ein Defekt der Luftdichtheit leicht
auftreten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf die obigen Ausführungen ist es ein Ziel der
vorliegenden Erfindung, einen fotoelektrischen Abtastungs-Schalter
bereitzustellen, bei dem ein Defekt der Luftdichtheit nicht leicht
auftritt, sogar wenn eine unerfahrene Person eine Abdeckung austauscht.
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Um
das obige Ziel zu erreichen, beinhaltet ein fotoelektrischer Lichtabtastungsschalter
gemäß der vorliegenden Erfindung: Eine Lichtabtasteinheit, die
sich um eine vorgegebene Achse dreht und Abtastlicht über
einen Erfassungsbereich scannt (rastert); einen fotoelektrischen
Wandler, der das Abtastlicht empfängt, das von einem Objekt
innerhalb des Erfassungsbereichs reflektiert wurde, und ein Lichtempfangssignal
erzeugt, das dem empfangenen Abtastlicht entspricht; eine Erkennungseinheit,
die eine Strahlungsrichtung des empfangenen Abtastlichts und einen
Abstand zu dem Objekt auf Grundlage des Lichtempfangssignals für
die Strahlungsrichtung berechnet und eine Position des Objekts auf
Grundlage der berechneten Strahlungsrichtung und des berechneten
Abstands erkennt; eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob das
Objekt innerhalb eines Schutzbereichs, der vorher festgelegt wurde,
vorhanden ist oder nicht, und ein Sicherheitssignal auf Grundlage eines
Ergebnisses der Bestimmung ausgibt; ein Gehäuse, das die
Lichtabtasteinheit und den fotoelektrischen Wandler enthält
und einen optischen Weg des Abtastlichts von der Lichtabtasteinheit
zu dem Erfassungsbereich beinhaltet, wobei das Gehäuse
eine Öffnung aufweist, die im Wesentlichen eine U-Form im
Querschnitt senkrecht zu der Achse aufweist; eine Abdeckung, die
abnehmbar für das Gehäuse vorgesehen ist und zum
Abdecken der Öffnung des Gehäuses dient; ein elastisch
verformbares Abdichtelement, das zwischen dem Gehäuse und
der Abdeckung vorgesehen ist; eine Eingriffseinheit, die an der Abdeckung
und dem Gehäuse ausgebildet ist, so dass die Abdeckung
mit dem Gehäuse in einem Zustand in Eingriff ist, in dem
das Abdichtelement in einer Anbringungsrichtung, entlang welcher
die Abdeckung an dem Gehäuse angebracht ist, komprimiert ist;
und einen Befestigungsabschnitt, der geeignet ist, ein Befestigungselement
aufzunehmen, welches das Abdichtelement in einer von der Anbringungsrichtung
verschiedenen Richtung in einem Zustand komprimiert, in dem die
Abdeckung mit dem Gehäuse in Eingriff ist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist, wenn die Abdeckung an dem Gehäuse
angebracht ist, die Abdeckung mit dem Gehäuse in der Anbringungsrichtung
durch die Eingriffseinheit in Eingriff. Dies bringt das Abdichtelement
in einen Zustand, in dem das Abdichtelement zwischen der Abdeckung
und dem Gehäuse in der Anbringungsrichtung der Abdeckung
komprimiert ist. Wenn die Abdeckung durch das Befestigungselement
in einer von der Anbringungsrichtung der Abdeckung verschiedenen
zweiten Richtung in diesem Zustand befestigt wird, wird das Abdichtelement
zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse in der zweiten Richtung
komprimiert. Daher kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da das Abdichtelement in zwei Richtungen komprimiert werden
kann und es nicht erforderlich ist, dass das Befestigungselement
in der Anbringungsrichtung befestigt wird, bei der Reihenfolge der
Befestigung des Befestigungselements kein Fehler gemacht werden, wodurch
ein ungleichmäßiges Anziehen (Befestigen; Straffen)
durch das Befestigungselement verhindert wird.
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Ferner
ermöglicht das Vorsehen der Eingriffseinheit eine korrekte
Anordnung der Abdeckung in der Anbringungsrichtung.
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Deshalb
ist es sogar für eine unerfahrene Person möglich,
die Abdeckung korrekt auszutauschen.
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Wie
hierin verwendet, bezeichnet der Erfassungsbereich einen Bereich,
in dem das Vorhandensein des Objekts durch Empfangen des von dem Objekt
reflektierten Abtastlichts erfasst werden kann, und ist dieser durch
den Abstand zu dem Objekt und eine Abtastspanne mit dem Abtastlicht
definiert. Dieser Erfassungsbereich wird durch einen Benutzer für jede
Einrichtung vorher festgelegt. Der Schutzbereich wird vorher festgelegt
und in einer vorgegebenen Aufzeichnungseinheit für jede
Stelle, an welcher der Schalter gemäß der vorliegenden
Erfindung in dem Erfassungsbereich verwendet wird, aufgezeichnet.
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Mit
anderen Worten ist der Erfassungsbereich durch eine Grenze einer
Spanne definiert, in der das Vorhandensein des Objekts zuverlässig
erkannt werden kann, während der Schutzbereich ein Bereich
ist, in dem die Sicherheit von Arbeitern und äußeren
Einrichtungen gewährleistet werden muss.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Abdeckung einen
Vorderabschnitt, der im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmig
ist, und ein Paar von von dem Vorderabschnitt fortlaufenden Seitenabschnitten
beinhaltet und die Eingriffseinheit an jedem der Seitenabschnitte
ausgebildet ist.
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Gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es durch die an dem Seitenabschnitt
ausgebildete Eingriffseinheit möglich, die Abdeckung zeitweise
durch Komprimieren des Abdichtelements in einer Anbringungsrichtung
zu befestigen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Befestigungsabschnitt
an jedem der Seitenabschnitte ausgebildet ist.
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Gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Abdichtelement
in der von der Anbringungsrichtung verschiedenen Richtung zu komprimieren
und zu befestigen, indem das Befestigungselement in den an dem Seitenabschnitt
ausgebildeten Befestigungsabschnitt geschraubt wird.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Abdeckung im
Querschnitt im Wesentlichen eine U-Form aufweist und der Befestigungsabschnitt
in der Nähe beider Enden der U-Form ausgebildet ist.
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Gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Ausbilden
des Befestigungsabschnitts in der Nähe beider Enden der
im Wesentlichen U-förmigen Abdeckung einen Effekt der Komprimierung
durch den Befestigungsabschnitt bei dem Abdichtelement und ist es
möglich, leicht einen Raum vorzusehen, an dem der Befestigungsabschnitt
ausgebildet ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass in einem Zustand,
in dem die Abdeckung nicht durch das Befestigungselement befestigt
ist, beide Seitenabschnitte der Abdeckung in der verschiedenen Richtung
gegen das Abdichtelement gedrückt werden können.
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Gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung werden beide Seitenabschnitte
der Abdeckung in dem Zustand, in dem die Abdeckung nicht durch das
Befestigungselement befestigt ist, gegen das Abdichtelement gedrückt.
Dementsprechend ist es möglich, das ungleichmäßige
Anziehen des Befestigungselements weiter zu verhindern, wenn die Abdeckung
durch das Befestigungselement befestigt wird, und kann die Abdeckung
sogar durch eine unerfahrene Person korrekt mit dem Befestigungselement
befestigt werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass ein erster und ein
zweiter Flansch zum Verbessern der Biegesteifigkeit der Abdeckung
jeweils in der Nähe des ersten und des zweiten Endes der
Achse der Abdeckung ausgebildet sind und der Abschnitt der Eingriffseinheit
an der Abdeckung durch Ausschneiden des Flansches oder des Seitenabschnitts
nahe zu dem Flansch ausgebildet ist.
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Gemäß diesem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ausbilden des ersten
und des zweiten Flansches eine Festigkeitsverringerung der Abdeckung
wegen des Ausschneidens der Seitenabschnitte verhindern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die ein optisches System
eines fotoelektrischen Abtastungs-Schalters gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2A ist
eine schematische Strukturdarstellung, die den fotoelektrischen
Lichtabtastungs-Schalter veranschaulicht, und 2B ist
eine schematische Draufsicht, die einen Erfassungsbereich und einen
Schutzbereichs des fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalters veranschaulicht;
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3 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die den fotoelektrischen
Lichtabtastungs-Schalter veranschaulicht;
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4A ist
eine schematische rechtsseitige Ansicht und 4B ist
eine schematische perspektivische Ansicht von unten rechts, die
den fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalter veranschaulichen;
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5 ist
eine perspektivische Einzelteildarstellung, die den fotoelektrischen
Lichtabtastungs-Schalter veranschaulicht;
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6 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die den fotoelektrischen
Lichtabtastungs-Schalter veranschaulicht, wobei eine Abdeckung und
ein Abdichtelement desselben abgenommen sind;
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7 ist
eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung, die den fotoelektrischen
Lichtabtastungs-Schalter veranschaulicht;
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8 ist
eine schematische rechtsseitige Ansicht, die einen Einrichtungshauptkörper
des fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalters veranschaulicht;
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9 ist
eine schematische vertikale Querschnittsdarstellung, die den Einrichtungshauptkörper des
fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalters veranschaulicht;
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10A ist eine schematische Querschnittsdarstellung,
die einen oberen Abschnitt des Einrichtungshauptkörpers
von unten betrachtet veranschaulicht und 10B ist
eine Querschnittsdarstellung des oberen Abschnitts des Einrichtungshauptkörpers
entlang der Linie XB-XB;
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11 ist
eine schematische perspektivische Ansicht des fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalters
von unten betrachtet, wobei die Abdeckung und das Abdichtelement
abgenommen sind;
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12 ist
eine vergrößerte schematische perspektivische
Ansicht, die teilweise eine Eingriffseinheit und einen Befestigungsabschnitt
veranschaulicht;
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13 ist
eine vergrößerte schematische perspektivische
Ansicht, die teilweise die Eingriffseinheit und den Befestigungsabschnitt
veranschaulicht;
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14A und 14B sind
schematische Querschnittsdarstellungen, die einen Eingriffszustand
der Abdeckung und eines Gehäuses veranschaulichen;
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15A, 15B und 15C sind schematische Oberseiten-Schnittdarstellungen,
die ein Verfahren zum Anbringen der Abdeckung veranschaulichen;
und
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16A und 16B sind
schematische perspektivische Ansichten, die einen konventionellen fotoelektrischen
Lichtabtastungs-Schalter und eine konventionelle Abdichtung veranschaulichen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit
Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ein
fotoelektrischer Lichtabtastungs-Schalter gemäß der
vorliegenden Erfindung ist zum Beispiel mit einer äußeren
Einrichtung, wie zum Beispiel einem Roboter, verbunden und gibt
ein Sicherheitssignal aus, das anzeigt, dass der Betrieb der verbundenen äußeren
Einrichtung entweder aktiviert oder deaktiviert ist. Zum Beispiel
gibt, wenn ein Objekt M, wie zum Beispiel ein menschlicher Körper,
innerhalb eines Schutzbereichs A2, der vorher festgelegt wurde,
wie in 2B gezeigt ist, erfasst wird,
der fotoelektrische Schalter gemäß der vorliegenden
Ausführungsform in einem vorgegebenen Modus ein Betriebs-Deaktivierungssignal
aus, um den Betrieb der mit dem fotoelektrischen Schalter verbundenen äußeren Einrichtung
zu verhindern (zu deaktivieren). Der Schutzbereich A2 wird vorher
innerhalb eines Erfassungsbereichs A1 festgelegt und aufgezeichnet.
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Optischer Weg
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Der
fotoelektrische Schalter gemäß der vorliegenden
Ausführungsform erfasst das Objekt M zum Beispiel durch
Abtastlicht, wie zum Beispiel einen Laserstrahl. Ein optisches System
wird zunächst beschrieben.
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Lichtbestrahlungseinheit
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Wie
in 1 gezeigt ist, tritt ein aus einem von einer Lichtprojektionseinrichtung
LD projizierten Laserstrahl bestehendes Licht L1 durch eine Lichtprojektionslinse 10 und
wird durch einen ersten und einen zweiten Lichtprojektionsspiegel
(Reflexionsspiegel) 11, 12 abgelenkt und entlang
einer vorgegebenen ersten Achse Z zugeführt. Daher bilden
die Lichtprojektionslinse 10 und der erste und der zweite Lichtprojektionsspiegel 11, 12 eine
Lichtbestrahlungseinheit, die das Licht L1 entlang der ersten Achse
Z projiziert.
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Lichtabtasteinheit 2
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Das
von dem zweiten Lichtprojektionsspiegel 12 reflektierte
Licht L1 wird in Richtung auf eine Lichtabtasteinheit 2 gelenkt
und dieser zugeführt. Die Lichtabtasteinheit 2 besteht
aus einem Spiegel, der sich um die erste Achse Z dreht und so angeordnet ist,
dass er im Wesentlichen bei einem Winkel von 45 Grad zu der ersten
Achse Z liegt. Die Lichtabtasteinheit 2 wird, wie in 7 gezeigt
ist, durch einen Motor 8 so angetrieben, dass sie sich
dreht, wodurch das Licht 1, das durch die Bestrahlungseinheit
zugeführt wurde, in Richtung auf eine zu der ersten Achse Z
senkrechte Ebene abgelenkt wird und das Licht L1 über die
Ebene gescannt (gerastert) wird, wie durch eine gestrichelte Linie
in 2B gezeigt ist. Das Abtastlicht L1, das durch
die Lichtabtasteinheit 2 abgelenkt wurde, wird über
den in 2B gezeigten Erfassungsbereich
A1 gescannt und diesem zugeführt, indem die Lichtabtasteinheit 2 so
angetrieben wird, dass sie sich dreht.
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Wenn
das Objekt M innerhalb des Erfassungsbereichs A1 vorhanden ist,
lenkt die Lichtabtasteinheit 2 das Abtastlicht L1 (nachfolgend
als „Reflexionslicht L2” bezeichnet), das von
dem Objekt M reflektiert wurde, entlang der ersten Achse Z ab, wie in 1 gezeigt
ist.
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Lichtempfangs-Reflexionskörper 21 und
fotoelektrischer Wandler 22
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Das
durch die Lichtabtasteinheit 2 abgelenkte Reflektionslicht
L2 wird durch eine Lichtempfangslinse 20 gesammelt. Die
Lichtempfangslinse 20 weist eine Lichtachse auf, die mit
der ersten Achse Z zusammenfällt, und das durch die Lichtempfangslinse 20 gesammelte
Reflexionslicht L2 wird durch einen Lichtempfangs-Reflexionskörper 21 abgelenkt
und durch einen fotoelektrischen Wandler 22 gesammelt.
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Der
Lichtempfangs-Reflexionskörper 21 ist so angeordnet,
dass er im Wesentlichen bei einem Winkel von 45 Grad zu der ersten
Achse Z liegt und eine Lichtachse des durch die Lichtempfangslinse 20 gesammelten
Reflexionslichts L2 in eine zweite Achse Y ablenkt, die im Wesentlichen
senkrecht zu der ersten Achse Z ist, und sammelt das Licht an dem
fotoelektrischen Wandler 22.
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Der
fotoelektrische Wandler 22 empfängt das Reflexionslicht
L2, das durch den Lichtempfangs-Reflexionskörper 21 abgelenkt
wurde, und wandelt das empfangene Reflexionslicht L2 fotoelektrisch
um, um ein Lichtempfangssignal zu erzeugen.
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Einrichtungsaufbau
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Wie
in 2A gezeigt ist, sind die Lichtprojektionseinrichtung
LD und der fotoelektrische Wandler 22 mit einer Steuereinheit 30 verbunden.
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Die
Steuereinheit 30 ist, wie in 3 gezeigt ist,
mit einer Flüssigkristallanzeige 38a und einer LED
(lichtemittierende Diode) 38b zum Anzeigen verschiedener
Zustände des fotoelektrischen Schalters sowie einer Betriebseinheit 39 zum
Festlegen des Schutzbereichs A2 und dergleichen verbunden.
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Andererseits
ist ein erstes Verbindungsstück 5 mit der Steuereinheit 30 verbunden,
wie in 2 gezeigt ist. Ein Kabel 5a mit
einem zweiten Verbindungsstück, das mit der äußeren
Einrichtung verbunden ist, ist mit dem ersten Verbindungsstück 5 verbunden.
Das Kabel 5a mit einem zweiten Verbindungsstück
beinhaltet ein zweites Verbindungsstück 50 an
einem Ende eines Kabelabschnitts 51.
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Die
Steuereinheit 30 ist mit einer Abstandsberechnungseinheit 31,
einer Richtungsberechnungseinheit 32, einer Positionserkennungseinheit 33,
einer Bestimmungseinheit 34, einer Bestätigungseinheit 35,
einer Signalerzeugungseinheit 36, einer Anzeigensteuereinheit 37 und
dergleichen versehen.
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Richtungsberechnungseinheit 32
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Die
Richtungsberechnungseinheit 32 berechnet eine Strahlungsrichtung
(Ablenkrichtung) des durch die Lichtabtasteinheit 2 in
Richtung auf den Erfassungsbereich A1 abgelenkten Abtastlichts L1 und
eine Richtung, entlang welcher das Reflexionslicht L2 von dem Objekt
M eintritt, wenn das Licht projiziert und empfangen wird.
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Hierbei
ist ein Drehschaft des in 7 gezeigten
Motors 8 zum Beispiel mit einem fotoelektrischen Drehgeber 8a versehen.
Die Ablenkrichtungen des Lichts L1 und L2 können erhalten
werden, indem ein Winkel der Drehung der Lichtabtasteinheit 2 auf Grundlage
einer Ausgabe von dem Drehgeber 8a berechnet wird.
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Abstandsberechnungseinheit 31
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Die
Abstandsberechnungseinheit 31 berechnet einen Abstand zu
dem Objekt M in jeder Ablenkrichtung auf Grundlage des Lichtempfangssignals von
dem fotoelektrischen Wandler 22. Speziell wird der Abstand
zu dem Objekt M berechnet, indem eine Differenz zwischen einer Lichtprojektionszeit
des Abtastlichts L1 von der Lichtprojektionseinrichtung LD und einer
Lichtempfangszeit des fotoelektrischen Wandlers 22, der
das von dem Objekt M reflektierte Reflexionslicht L2 empfangen hat,
mit der bekannten Lichtgeschwindigkeit multipliziert wird. Die Berechnung
des Abstands auf Grundlage der Lichtprojektions- und Lichtempfangszeit
wird mit einem vorgegebenen Abstand kurzer Zeitdauer wiederholt.
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Positionserkennungseinheit 33
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Die
in 2A gezeigte Positionserkennungseinheit 33 erkennt
eine Position des Objekts M. Speziell erkennt die Positionserkennungseinheit 33 die
Position des Objekts M, indem die Position des Objekts M auf Grundlage
der durch die Richtungsberechnungseinheit 32 berechneten
Ablenkrichtung und dem durch die Abstandsberechnungseinheit 31 berechneten
Abstand zu dem Objekt M in dieser Ablenkrichtung für jede
der Lichtprojektions- und Lichtempfangszeiten berechnet wird.
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Die
Abstandsberechnungseinheit 31, die Richtungsberechnungseinheit 32 und
die Positionserkennungseinheit 33 bilden eine Erkennungseinheit gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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Bestimmungseinheit 34
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Die
Bestimmungseinheit 34 bestimmt auf Grundlage der durch
die Positionserkennungseinheit 33 berechneten Position
des Objekts M, ob das Objekt M innerhalb des vorher festgelegten
Schutzbereichs A2 vorhanden ist oder nicht.
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Erstes und zweites optisches Element 71, 72
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Hierbei
ist ein Gehäuse 1 des fotoelektrischen Schalters
mit einer wie in 3 gezeigten transparenten Vorderabdeckung 4 versehen,
die das Abtastlicht L1 und das Reflexionslicht L2 durchlässt. Zum
Beispiel nimmt ein Betrag des Reflexionslichts L2, das in den in 2A gezeigten
fotoelektrischen Wandler 22 eintritt, ab, wenn die Abdeckung 4 durch Schmutz
oder dergleichen verdeckt ist, und wird deshalb die Empfindlichkeit
bei der Erfassung der Position des Objekts M verschlechtert.
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Wie
hierin verwendet, bedeutet „transparent” für
eine Wellenlänge des Abtastlichts L1 durchlässig. Wenn
das Abtastlicht L1 infrarotes Licht ist, ist die Vorderabdeckung 4 für
die Wellenlänge von infrarotem Licht transparent.
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Im
Hinblick auf das obige Problem sind mehrere erste und zweite optische
Elemente 71, 72 zum Überwachen eines
Zustands der in 2A gezeigten Abdeckung 4 vorgesehen
und überwachen diese Elemente fortwährend den
Zustand der Abdeckung 4. Das erste und das zweite optische
Element 71, 72 sind so angeordnet, dass sie einander
gegenüber liegen, wobei die Abdeckung 4 dazwischen
eingefügt ist, und Licht von dem ersten optischen Element 71 tritt
durch die Abdeckung 4 und tritt in das zweite optische
Element 72 ein, das den Zustand der Abdeckung 4 als
Teil des optischen Wegs zu der Steuereinheit 30 übermittelt.
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Bestätigungseinheit 35
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Die
Bestätigungseinheit 35 überwacht ihren eigenen
Zustand einschließlich des von dem zweiten optischen Element 72 gesendeten
Zustands der Abdeckung 4 und bestätigt, dass der
eigene Zustand ein Sicherheitszustand ist. Speziell bildet die Bestätigungseinheit 35 eine
Störungserfassungseinheit, die erfasst, ob es eine Störung
in dem fotoelektrischen Schalter gibt oder nicht, d. h. eine Einheit,
die bestätigt, ob der Zustand ausreichend sicher ist oder
nicht, um die gewünschte Erfassung und dergleichen durchzuführen.
Wenn die Bestätigungseinheit 35 bestimmt, dass
eine Störung des fotoelektrischen Schalters vorliegt, wird
ein solcher Zustand in der Flüssigkristallanzeige 38a und
der LED 38b angezeigt und das Betriebs-Deaktivierungssignal über
die Signalerzeugungseinheit 36 zu der äußeren
Einrichtung übermittelt.
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Ferner
zeigt, wenn die Bestätigungseinheit 35 auf Grundlage
des Signals von dem zweiten optischen Element 72 bestimmt,
dass die Abdeckung 4 sich verschlechtert hat und eine Auswechslung
erforderlich ist, die Steuereinheit 30 solch einen Zustand in
der Flüssigkristallanzeige 38a und dem LED 38b an.
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Obwohl
das obige Beispiel den Fall beschreibt, in dem das erste optische
Element und das zweite optische Element so angeordnet sind, dass sie
einander gegenüber liegen, wobei die Abdeckung 4 dazwischen
eingefügt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf
beschränkt. Zum Beispiel kann ein Spiegel als ein drittes
optisches Element anstelle des zweiten optischen Elements 72 angeordnet
sein und das zweite optische Element 72 nahe zu dem ersten optischen
Element 71 angeordnet sein. In diesem Fall tritt das von
dem ersten optischen Element 71 projizierte Licht durch
die Abdeckung 4, so dass es von dem Spiegel als dem dritten
optischen Element reflektiert wird, und tritt das reflektierte Licht
wieder durch die Abdeckung 4, so dass das zweite optische Element 72 das
Licht empfängt.
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Signalerzeugungseinheit 36
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Die
Signalerzeugungseinheit 36 erzeugt ein Sicherheitssignal
auf der Grundlage eines Ergebnisses der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 34.
Zum Beispiel erzeugt in einem vorgegebenen Modus, wenn ein normaler
Betrieb des Schalters bestätigt werden kann und die Bestimmungseinheit 34 bestimmt,
dass das Objekt M nicht innerhalb des Schutzbereichs A2 vorhanden
ist, die Signalerzeugungseinheit 36 ein Funktionsaktivierungssignal
als ein Sicherheitssignal. Das erzeugte Signal wird über das
erste Verbindungsstück 5 von der Steuereinheit 30 zu
der äußeren Einrichtung übermittelt,
wodurch es der äußeren Einrichtung ermöglicht
wird, betrieben zu werden.
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Gehäuse 1
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Wie
in 3 und 4A und 4B gezeigt
ist, ist der fotoelektrische Schalter mit dem Gehäuse 1,
einem Anzeigenbetriebsfeld 3 und der Abdeckung 4 versehen.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist der fotoelektrische Schalter
mit einem Einrichtungshauptkörper 9, der aus einer
das oben beschriebene optische System beinhaltenden Konfigurationseinrichtung
besteht, und einer hinteren Abdeckung 1b als einem Teil
des Gehäuses 1 versehen. Der Einrichtungshauptkörper 9 ist
innerhalb des Gehäuses 1 angebracht und befestigt
und eine Rückseite desselben ist durch die hintere Abdeckung 1b abgedichtet.
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Wie
in 6 (und in 11) gezeigt
ist, ist das Gehäuse 1 mit einer Öffnung 1d versehen.
Die Öffnung 1d beinhaltet den optischen Weg von
der Lichtabtasteinheit 2 zu dem Erfassungsbereich A1 (2B)
und weist in einem Querschnitt, der senkrecht zu der ersten Achse
Z (7) ist, im Wesentlichen eine U-Form auf.
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An
der Öffnung 1d ist die Abdeckung 4 abnehmbar
für das Gehäuse 1 so vorgesehen, dass
sie die Öffnung 1d des Gehäuses 1 abdeckt.
Ein elastisch verformbares Abdichtelement 6 ist zwischen dem
Gehäuse 1 und der Abdeckung 4 eingefügt.
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Einrichtungshauptkörper 9
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Wie
in 7 gezeigt ist, ist der Motor 8 zum Drehen
der Lichtabtasteinheit 2 um die erste Achse Z unterhalb
der Lichtabtasteinheit 2 vorgesehen. Wie in 8 gezeigt
ist, ist der Drehschaft des Motors 8 mit dem Drehgeber 8a versehen.
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Wie
in 9 gezeigt ist, ist der Lichtempfangs-Reflexionskörper 21 so
angeordnet, dass er im Wesentlichen bei einem Winkel von 45 Grad
zu der ersten Achse Z liegt. Die Lichtachse des Reflexionslichts
L2, das durch die Lichtempfangslinse 20 gesammelt wurde,
wird in einer Richtung entlang der zweiten Achse Y, die im Wesentlichen
senkrecht zu der ersten Achse Z ist, an einem Zentrum eines Raumwinkels
des Reflexionslichts L2 abgelenkt und an dem fotoelektrischen Wandler 22 gesammelt,
der an einer Rückseite B des Einrichtungshauptkörpers 9 vorgesehen
ist.
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Wie
in 10A und 10B gezeigt
ist, ist der zweite Lichtprojektionsspiegel 12 im Wesentlichen
an einem Zentrum der Achse Z der Lichtempfangslinse 20 angebracht.
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Abdeckung 4
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Wie
in 15B gezeigt ist, beinhaltet die Abdeckung 4 einen
im Wesentlichen halbkreisförmigen Vorderabschnitt 4F und
ein Paar von Seitenabschnitten 4S, die im Querschnitt (der
Querschnitt, der senkrecht zu der Achse Z ist) zu dem Vorderabschnitt 4F fortgesetzt
sind, und weist im Querschnitt im Wesentlichen eine U-Form auf.
Es sollte beachtet werden, dass die Abdeckung 4 elastisch
verformbar und aus einem transparenten Kunstharz ausgebildet ist.
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Wie
in 11 gezeigt ist, sind ein erster und ein zweiter
Flansch 41h, 42h, welche die Biegesteifigkeit
der Abdeckung 4 verbessern, jeweils in der Nähe
der Enden 41e, 42e in der Richtung der Achse Z
der Abdeckung 4 ausgebildet. Der erste Flansch 41h ist
kontinuierlich von dem Seitenabschnitt 4S zu dem Vorderabschnitt 4F,
die in 6 und 11 gezeigt sind, vorgesehen.
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Der
in 11 gezeigte zweite Flansch 42h ist teilweise
ausgeschnitten, um einen Teil einer Eingriffseinheit zu bilden,
die nachfolgend beschrieben wird.
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Eingriffseinheit
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Wie
in 12 vergrößert gezeigt ist, ist
ein erster Eingriffsabschnitt 41 zum Eingriff an einem oberen
Spitzenende (erstes Ende 41e) der in 6 gezeigten
Abdeckung 4 in der Richtung der ersten Achse Z durch Ausschneiden
des Seitenabschnitts 4S der Abdeckung 4 vorgesehen.
An einem unteren Abschnitt des ersten Eingriffsabschnitts 41 ist
ein Schraubenloch 43, durch das ein Schraubenelement (Befestigungselement) 40 (3)
eingeführt wird, kontinuierlich von dem ausgeschnittenen
Abschnitt des ersten Eingriffsabschnitts 41 vorgesehen.
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Andererseits
ist ein erster eingreifender Abschnitt 61, der in den ersten
Eingriffsabschnitt 41 eingreift, an einer Position, die
dem ersten Eingriffsabschnitt 41 des Gehäuses 1 entspricht,
hervorstehend vorgesehen. Das Gehäuse 1 ist mit
einem Innengewinde 63 versehen, mit dem das Schraubenelement 40 durch
das Schraubenloch 43 an das Gehäuse 1 geschraubt
wird.
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Daher
bilden das Schraubenloch 43 und das Innengewinde 63 einen
Befestigungsabschnitt zum Ermöglichen der Aufnahme des
Schraubenelements 40 (3).
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Wie
in 13 vergrößert gezeigt ist, sind
der zweite Flansch 42h und ein durch Ausschneiden gebildeter
zweiter Eingriffsabschnitt 42 an einem unteren Spitzenende
(zweites Ende 42e) der in 11 gezeigten
Abdeckung 4 in der Richtung der ersten Achse Z vorgesehen.
Die Abdeckung 4 ist in der Nähe des zweiten Eingriffsabschnitts 42 ausgeschnitten
und das Schraubenloch 43, durch welches das Schraubenelement 40 (3)
eingeführt wird, ist vorgesehen.
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Andererseits
ist ein zweiter eingreifender Abschnitt 62, der in den
zweiten Eingriffsabschnitt 42 eingreift, an einer Position,
die dem zweiten Eingriffsabschnitt 42 des Gehäuses 1 entspricht,
hervorstehend vorgesehen. Das Gehäuse 1 ist mit
einem Innengewinde 64 versehen, mit dem das Schraubenelement 40 durch
das Schraubenloch 43 geschraubt wird.
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Daher
bilden das Schraubenloch 43 und das Innengewinde 64 den
Befestigungsabschnitt zum Ermöglichen der Aufnahme des
Schraubenelements 40 (3).
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Der
erste Eingriffsabschnitt 41, der zweite Eingriffsabschnitt 42 und
die Schraubenlöcher 43 und 43, die in 12 und 13 gezeigt
sind, sind an jedem der Seitenabschnitte 4S und 4S der
Abdeckung 4 ausgebildet. Wie in 15B gezeigt
ist, sind die Schraubenlöcher 43 und 43 und
die Innengewinde 63 und 64 in der Nähe
der jeweiligen Seitenenden der im Wesentlichen U-förmigen
Abdeckung 4 vorgesehen.
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Anbringungsverfahren der Abdeckung 4
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Um
die Abdeckung 4 an dem in 15A gezeigten
Gehäuse 1 anzubringen, wird zunächst
die Abdeckung 4 in eine Anbringungsrichtung F des Gehäuses 1 gedrückt,
wie in 15B gezeigt ist.
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Sobald
die Abdeckung 4 in die Anbringungsrichtung F gedrückt
ist, rückt die Abdeckung 4 in der Anbringungsrichtung
F vor, wobei die beiden Seitenabschnitte 4S der U-förmigen
Abdeckung 4 sich wegen der Elastizität des Harzes
etwas erweitern. Dann wird der in 14A gezeigte
erste Eingriffsabschnitt 41 mit dem ersten eingreifenden
Abschnitt 61 und der in 14B gezeigte
zweite Eingriffsabschnitt 42 mit dem zweiten eingreifenden
Abschnitt 62 in Eingriff gebracht. Der erste Eingriffsabschnitt 41 und
der zweite Eingriffsabschnitt 42 sind an jedem der Seitenabschnitte 4S der
Abdeckung 4 vorgesehen und kommen jeweils mit dem ersten
eingreifenden Abschnitt 61 und dem zweiten eingreifenden
Abschnitt 62, die an den jeweiligen Seiten des Gehäuses 1 vorgesehen
sind, in Eingriff. Dementsprechend wird, wie in 15B gezeigt ist, der Vorderabschnitt 4F der Abdeckung 4 mit
dem Gehäuse 1 in Kontakt gebracht, wobei das Abdichtelement 6 in
der Anbringungsrichtung F des Anbringens der Abdeckung 4 an das
Gehäuse 1 komprimiert wird, d. h. mit einer nahen
Anbringung an das Abdichtelement 6.
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Daher
bilden der erste Eingriffsabschnitt 42, der erste eingreifende
Abschnitt 61, der zweite Eingriffsabschnitt 42 und
der zweite eingreifende Abschnitt 62 Eingriffseinheiten,
durch welche die Abdeckung 4 mit dem Gehäuse 1 in
Eingriff gebracht wird, wobei das Abdichtelement 6 in der
Anbringungsrichtung F des Anbringens der Abdeckung 4 an
das Gehäuse 1 komprimiert wird.
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Nach
dem Eingriff werden die Schraubenelemente 40 durch die
Schraubenlöcher 43 eingeführt und die
Schraubenelemente 40 in die Innengewinde 63, 64,
die jeweils für die beiden Seiten des Gehäuses 1 vorgesehen
sind, geschraubt. Dann wird, wie in 15C gezeigt
ist, das Abdichtelement 6 zwischen dem Gehäuse 1 und
der Abdeckung 4 durch Befestigen (Straffen) der Abdeckung 4 von
den Seiten S, die im Wesentlichen senkrecht zu der Anbringungsrichtung
F sind, komprimiert.
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Obwohl
bei der vorliegenden Ausführungsform die Eingriffseinheiten 41, 42, 61, 62 in 11 in der
Nähe der beiden Enden der U-förmigen Abdeckung 4 vorgesehen
sind, können die Eingriffseinheiten an beliebigen Positionen
des Seitenabschnitts 4S oder in der Nähe der beiden
Enden des Vorderabschnitts 4F vorgesehen sein.
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Außerdem
können als die Eingriffseinheit ein Vorsprung für
die Abdeckung 4 und eine Vertiefung für das Gehäuse 1 vorgesehen
sein. Ferner ist es, wenn die beiden Enden der Abdeckung 4 so
ausgebildet sind, dass sie mit der hinteren Abdeckung 1b in Eingriff
kommen, nicht notwendig, eine Vertiefung für das Gehäuse 1 vorzusehen.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird das Schraubenelement 40 eingeführt
und von den Seiten S in der Richtung senkrecht zu der Anbringungsrichtung
F der Abdeckung 4 der 3 eingedrückt.
Jedoch ist die Richtung der Einführung und des Eindrückens
des Schraubenelements 40 ausreichend, wenn sie von der
Anbringungsrichtung F verschieden ist. Außerdem ist es
nicht erforderlich, dass der Befestigungsabschnitt und das Befestigungselement
an dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt in Paaren vorgesehen
sind. Zum Beispiel kann die Abdeckung 4 an dem Gehäuse 1 befestigt werden,
indem das Schraubenelement 40 an einer diagonal vorderen
Seite eines geneigten Abschnitts in der Nähe der beiden
Enden der Abdeckung 4, der in 3 mit dem
Bezugszeichen 400 bezeichnet ist, eingeführt wird.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Die
vorliegende Erfindung kann für einen fotoelektrischen Lichtabtastungs-Schalter
verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2008-126625 [0001]
- - JP 4-310890 [0003]
- - JP 3-175390 [0003]
- - US 5455669 [0003]