DE202020104499U1

DE202020104499U1 - Optoelectronic sensor, especially triangulation light scanner

Info

Publication number: DE202020104499U1
Application number: DE202020104499.0U
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-11-08
Anticipated expiration: 2030-08-05

Abstract

Optoelektronischer Sensor mit einer optomechanischen Anordnung (22, 102,) zum Aussenden, Empfangen oder Umlenken von Lichtstrahlen (16, 24) mit einer Verstellmechanik (100) zum Verstellen der optomechanischen Anordnung (102), wobei die Verstellmechanik (100) ein erstes Verstellelement (104; 204), das mit einem zweiten Verstellelement (106; 206) zusammenwirkt, aufweist, wobei durch Drehen des ersten Verstellelements (104; 204) eine relative Verschiebung (140) der beiden Verstellelemente (104, 106; 204, 206) zueinander erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Verstellelement (104; 204) ein erstes Gewinde (110; 210) mit einer ersten Steigung und ein zweites Gewinde (112; 212) mit anderer Steigung aufweist, wobei das zweite Gewinde (112; 212) auf gleicher Achse wie das erste Gewinde (110; 210) liegt,
und dass das zweite Verstellelement (106; 206) einen Mitnehmer (114; 220, 222) aufweist, der zur Grobverstellung der optomechanischen Anordnung (22, 102) in das Gewinde (110; 210) mit größerer Steigung eingreift und zur Feinverstellung in das Gewinde (112; 212) mit kleinerer Steigung eingreift.

Optoelectronic sensor with an optomechanical arrangement (22, 102) for emitting, receiving or deflecting light beams (16, 24) with an adjusting mechanism (100) for adjusting the optomechanical arrangement (102), the adjusting mechanism (100) having a first adjusting element ( 104; 204), which interacts with a second adjusting element (106; 206), whereby a relative displacement (140) of the two adjusting elements (104, 106; 204, 206) to one another takes place by rotating the first adjusting element (104; 204) ,
characterized,
that the first adjustment element (104; 204) has a first thread (110; 210) with a first pitch and a second thread (112; 212) with a different pitch, the second thread (112; 212) on the same axis as the first Thread (110; 210) lies,
and that the second adjusting element (106; 206) has a driver (114; 220, 222) which engages in the thread (110; 210) with a greater pitch for coarse adjustment of the optomechanical arrangement (22, 102) and in the thread for fine adjustment (112; 212) engages with a smaller slope.

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischer Sensor mit einer optomechanischen Anordnung zum Aussenden, Empfangen oder Umlenken von Lichtstrahlen mit einer Verstellmechanik zum Verstellen der optischen Anordnung, wobei die Verstellmechanik ein erstes Verstellelement, das mit einem zweiten Verstellelement zusammenwirkt, aufweist, wobei durch Drehen des ersten Verstellelements eine relative Verschiebung der beiden Verstellelemente zueinander erfolgt.The invention relates to an optoelectronic sensor with an optomechanical arrangement for emitting, receiving or deflecting light beams with an adjusting mechanism for adjusting the optical arrangement, the adjusting mechanism having a first adjusting element which interacts with a second adjusting element, with a relative displacement of the two adjustment elements to each other takes place.

Optoelektronische Sensoren, mit einer optomechanischen Anordnung, die verstellt werden muss, sind beispielsweise Triangulationslichttaster. In Triangulationslichttastern muss in der Regel ein Schaltabstand eingestellt und justiert werden, was unter anderem dadurch erfolgen kann, dass die Empfangslinse verstellt wird. Wenn der Schaltabstand nahe an Triangulationslichttastern liegt, ist der Verstellweg für die Empfangslinse größer, als wenn der Schaltabstand in der Ferne liegt. Es werden also für ein und dieselbe optomechanische Anordnung (Empfangslinse) unterschiedlich empfindliche Einstellmöglichkeiten (grob oder fein) benötigt. Das ist nur sehr aufwändig zu bewerkstelligen.Optoelectronic sensors with an optomechanical arrangement that must be adjusted are, for example, triangulation light scanners. In triangulation light sensors, a switching distance usually has to be set and adjusted, which can be done by adjusting the receiving lens, among other things. If the switching distance is close to triangulation light sensors, the adjustment path for the receiving lens is greater than if the switching distance is far away. Setting options (coarse or fine) with different sensitivity are therefore required for one and the same optomechanical arrangement (receiving lens). This is very difficult to accomplish.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, hierfür eine einfache und praktikable Lösung zu finden.On the basis of this, the object of the invention is to find a simple and practicable solution for this.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a sensor with the features of claim 1.

Ein erfindungsgemäßer optoelektronischer Sensor weist eine optomechanische Anordnung zum Aussenden, Empfangen oder Umlenken von Lichtstrahlen auf, sowie eine Verstellmechanik zum Verstellen der optomechanischen Anordnung, wobei die Verstellmechanik ein erstes Verstellelement, das mit einem zweiten Verstellelement zusammenwirkt, aufweist, wobei durch Drehen des ersten Verstellelements eine relative Verschiebung der beiden Verstellelemente zueinander und damit ein Verstellen der optomechanischen Anordnung erfolgt. Erfindungsgemäß weist das erste Verstellelement ein erstes Gewinde mit einer ersten Steigung und ein zweites Gewinde mit anderer Steigung auf, wobei das zweite Gewinde auf gleicher Achse wie das erste Gewinde liegt. Ferner weist das zweite Verstellelement einen Mitnehmer auf, der zur Grobverstellung der optomechanischen Anordnung in das Gewinde mit größerer Steigung eingreift und zur Feinverstellung in das Gewinde mit kleinerer Steigung eingreift.An optoelectronic sensor according to the invention has an optomechanical arrangement for emitting, receiving or deflecting light beams, as well as an adjustment mechanism for adjusting the optomechanical arrangement, the adjustment mechanism having a first adjustment element that interacts with a second adjustment element, with a relative displacement of the two adjusting elements to one another and thus an adjustment of the optomechanical arrangement takes place. According to the invention, the first adjustment element has a first thread with a first pitch and a second thread with a different pitch, the second thread lying on the same axis as the first thread. Furthermore, the second adjusting element has a driver which, for the coarse adjustment of the optomechanical arrangement, engages in the thread with a larger pitch and, for fine adjustment, engages in the thread with a smaller pitch.

Dadurch, dass das erste Verstellelement zwei Gewinde auf gleicher Achse aufweist, ist eine einfache und besonders einfach zu bedienende Anordnung gegeben, um sowohl eine Grobverstellung (über das Gewinde mit größerer Steigung) als auch eine Feinverstellung (über das Gewinde mit geringerer Steigung) bereitzustellen. Grob- und Feinverstellung erfolgen durch Drehen von ein und demselben ersten Verstellelement.The fact that the first adjustment element has two threads on the same axis provides a simple and particularly easy-to-use arrangement to provide both a coarse adjustment (via the thread with a larger pitch) and a fine adjustment (via the thread with a smaller pitch). Coarse and fine adjustments are made by turning one and the same first adjusting element.

Bevorzugt ist der Mitnehmer über den gesamten Verstellweg der Verstellmechanik mit einem der Gewinde in Eingriff. Dadurch ist gewährleistet, dass die beiden Verstellelemente zueinander eine definierte Position einnehmen, so dass die Verstellelemente möglichst spielfrei positioniert sind.The driver is preferably in engagement with one of the threads over the entire adjustment path of the adjustment mechanism. This ensures that the two adjusting elements assume a defined position with respect to one another, so that the adjusting elements are positioned with as little play as possible.

Besonders kritisch ist der Übergang von Grob- zu Feinverstellung. Dieser sollte so erfolgen, dass das zu verstellende Element nicht sprunghaft verstellt wird, sondern bei der Verstellung eine stetig monotone Bewegung ausführt. Dies ist in Weiterbildung der Erfindung dadurch gewährleistet, dass der Mitnehmer nur in einen einzigen Gewindegang des ersten oder zweiten Gewindes eingreift, wobei die beiden Gewinde mit den unterschiedlichen Steigungen nahtlos ineinander übergehen. Vorzugsweise geht dabei auch die Steigung des ersten Gewindes kontinuierlich, also stetig und monoton, in die Steigung des zweiten Gewindes über. Dann kann nämlich das Gewinde aus einer echten Spiralschnecke mit kontinuierlich veränderter Steigung ausgebildet sein, d.h. „unendlich viele“ verschiedene Gewinde. Dies ist vorteilhaft, um die Tastweiteneinstellung des Sensors zu linearisieren, also eine Proportionalität zwischen eingestellter Tastweite und Rotation des Bedienelements zu erhalten.The transition from coarse to fine adjustment is particularly critical. This should be done in such a way that the element to be adjusted is not adjusted abruptly, but instead executes a steadily monotonous movement during adjustment. In a further development of the invention, this is ensured in that the driver engages only in a single thread turn of the first or second thread, the two threads with the different pitches merging seamlessly into one another. The pitch of the first thread preferably also merges continuously, that is to say continuously and monotonously, into the pitch of the second thread. Then the thread can consist of a real spiral worm with continuously changing pitch, i.e. "infinitely many" different threads. This is advantageous in order to linearize the scanning range setting of the sensor, that is to say to obtain proportionality between the set scanning range and the rotation of the operating element.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung greift der Mitnehmer nicht nur in einen Gewindegang ein, sondern weist ein erstes Innengewinde mit der ersten Steigung zur Aufnahme des ersten, als Außengewinde ausgeführten Gewindes auf und ein zweites Innengewinde mit der zweiten Steigung zur Aufnahme des zweiten, als Außengewinde ausgeführten Gewindes auf, wobei das zweite Innengewinde auf gleicher Achse wie das erste liegt. Dadurch ist zwar eine mechanisch stabilere Verbindung von erstem und zweitem Verstellelement gegeben, aber der Übergang von Grob- zur Feineinstellung, also der Übergang, wenn die ersten Gewinde außer Eingriff kommen und die zweiten Gewinde in Eingriff gelangen, ist problematischer.In another embodiment of the invention, the driver not only engages in one thread turn, but also has a first internal thread with the first pitch to accommodate the first external thread and a second internal thread with the second pitch to accommodate the second external thread executed thread, the second internal thread lying on the same axis as the first. This results in a mechanically more stable connection between the first and second adjustment elements, but the transition from coarse to fine adjustment, i.e. the transition when the first thread disengages and the second thread engages, is more problematic.

In einfacher Weise kann dies aber dadurch gelöst werden, dass die Außengewinde einen axialen Abstand zueinander haben, der der axialen Gesamtlänge der beiden Innengewinde entspricht. Dann schraubt sich nämlich das zweite Außengewinde in das zweite Innengewinde, wenn die ersten Gewinde sich voneinander lösen.However, this can be achieved in a simple manner in that the external threads have an axial distance from one another which corresponds to the overall axial length of the two internal threads. Then the second external thread is screwed into the second internal thread when the first threads loosen from one another.

Vorteilhafterweise haben dann die ersten Gewinde einen kleineren Durchmesser als die zweiten Gewinde.The first threads then advantageously have a smaller diameter than the second threads.

Um mechanische Toleranzen aufzufangen oder ein Überrasten an den Endpositionen der beiden Gewinde zu ermöglichen, ist in Weiterbildung dieser Ausführungsform vorgesehen, dass der Mitnehmer zwei gegenüberliegende Backen aufweist, wobei jede Backe einen Teil des ersten und einen Teil des zweiten Innengewindes aufweist, so dass das erste Verstellelement zwischen die Backen mit seinen Außengewinden eingreifen kann. Beim Übergang von Grob- zur Feinverstellung haben dann die Backen die Möglichkeit, ein wenig nachzugeben.In order to accommodate mechanical tolerances or to enable locking at the end positions of the two threads, a further development of this embodiment provides that the driver has two opposing jaws, each jaw having part of the first and part of the second internal thread, so that the first Adjusting element can engage between the jaws with its external threads. When changing from coarse to fine adjustment, the jaws then have the opportunity to give in a little.

In Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Paare von erstem und zweiten Gewinde vorgesehen, wobei das zweite Verstellelement jeweils einen Mitnehmer für je ein Paar Gewinde aufweist. Dadurch ergibt sich eine erheblich bessere Führung der Verstellelement zueinander. Zum Beispiel kann ein Verkannten auf diese Weise verhindert werden.In a further development of the invention, several pairs of first and second threads are provided, the second adjusting element each having a driver for each pair of threads. This results in a considerably better guidance of the adjusting elements with respect to one another. For example, misunderstanding can be prevented in this way.

Vorteilhafterweise ist das erste Verstellelement von Hand bedienbar.The first adjusting element can advantageously be operated by hand.

Dabei ist es sinnvoll, dass das erste Verstellelement über ein untersetztes Getriebe bedienbar ist. Eine Bedienung über ein Getriebe hat den Vorteil, dass dadurch eine mechanische Entkopplung gegeben ist, so dass durch die Bedienung axial ausgeübter Druck nicht auf das Verstellelement wirkt und somit der Druck keine ungewollte Verstellung bewirken kann. Andererseits wirkt eine mögliche axiale Rückstellkraft vom ersten Verstellelement nicht zurück auf den Drehknopf, was vorteilhaft ist, denn dieser ist in der Regel mit einem O-Ring an einem Gehäuse gedichtet, eine Rückwirkung könnte die Dichtwirkung beeinträchtigen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Untersetzung eine gröbere Ausführung der Gewinde mit tieferem Eingriff für den Mitnehmer erlaubt, sodass eine robustere Ausführung gegenüber Schwingung und mechanischem Schock gegeben ist.It makes sense that the first adjusting element can be operated via a geared down gear. Operation via a gear unit has the advantage that this results in mechanical decoupling, so that pressure exerted axially by operation does not act on the adjustment element and thus the pressure cannot cause any unwanted adjustment. On the other hand, a possible axial restoring force from the first adjusting element does not act back on the rotary knob, which is advantageous because this is usually sealed with an O-ring on a housing, a reaction could impair the sealing effect. Another advantage is that the reduction allows a coarser design of the thread with deeper engagement for the driver, so that a more robust design is given against vibration and mechanical shock.

In Weiterbildung der Erfindung ist das erste Verstellelement axial ortsfest in einem Sensorgehäuse angeordnet und die optomechanische Anordnung an das zweite Verstellelement angekoppelt, das axial beweglich gelagert ist, um eine Verstellung der optischen Anordnung relativ zum Sensorgehäuse zu bewirken.In a further development of the invention, the first adjustment element is axially fixed in a sensor housing and the optomechanical arrangement is coupled to the second adjustment element, which is mounted so as to be axially movable in order to effect an adjustment of the optical arrangement relative to the sensor housing.

Wenn das erste Verstellelement ein drittes Gewinde aufweist, wobei die Steigung des dritten Gewindes eine andere ist als die der ersten und zweiten Gewinde, gibt es neben einer Grob- und einer Feinverstellung eine weitere Verstellmöglichkeit mit anderer Steigung.If the first adjustment element has a third thread, the pitch of the third thread being different from that of the first and second thread, there is a further adjustment option with a different pitch in addition to a coarse and a fine adjustment.

Bevorzugt wird die Erfindung bei einem Triangulations-Lichttaster eingesetzt. Die optomechanische Anordnung ist dann durch eine Empfangsoptik gebildet. Mittels der Erfindung lässt sich dann die Empfangsoptik, je nachdem ob der Schaltabstand in der Ferne oder in der Nähe liegt, in gewünschter Weise und mit der notwendigen Feinheit einstellen. In einem Triangulations-Lichttaster sind die Sendelichtstrahlen in den Überwachungsbereich gerichtet und der Lichtempfänger umfasst mehrere Empfangsbereiche, die jeweils Empfangssignale ausgeben, wobei die Empfangsbereiche unterschiedlichen Objektabständen zugeordnet sind und zu diesem Zweck derart angeordnet sind, dass je nach Abstand des zu erfassenden Objekts vom Triangulationsprinzip-Lichttaster unterschiedliche Empfangsbereiche von remittiertem Empfangslicht beaufschlagt werden.The invention is preferably used in a triangulation light scanner. The optomechanical arrangement is then formed by receiving optics. By means of the invention, the receiving optics can then be set in the desired manner and with the necessary fineness, depending on whether the switching distance is in the distance or in the vicinity. In a triangulation light scanner, the transmitted light beams are directed into the monitored area and the light receiver comprises several receiving areas, each of which emits received signals, the receiving areas being assigned to different object distances and, for this purpose, being arranged in such a way that, depending on the distance of the object to be detected, the triangulation principle Light scanner different receiving areas can be acted upon by remitted received light.

Vorteilhafterweise ist eine Empfangsfläche des Lichtempfängers in einen Nahbereich und einen Fernbereich unterteilt und das Gewinde mit größerer Steigung ist einer Verstellung im Nahbereich und die Gewinde mit kleinerer Steigung einer Verstellung im Fernbereich zugeordnet.A receiving surface of the light receiver is advantageously divided into a near area and a far area and the thread with a larger pitch is assigned to an adjustment in the near area and the thread with a smaller pitch is assigned to an adjustment in the far area.

Weiter könnte es in einer Ausführungsform sinnvoll sein, mehrere der erfindungsgemäßen Verstellmechaniken vorzusehen, beispielsweise ein optisches Element (zum Beispiel eine Empfangsoptik) doppelt zu führen. Durch die doppelte Führung wird die Geradheit (Linearität) der Verstellung gewährleistet und ein Verkanten verhindert.Furthermore, in one embodiment it could be useful to provide several of the adjusting mechanisms according to the invention, for example to guide an optical element (for example a receiving optics) twice. The straightness (linearity) of the adjustment is guaranteed by the double guidance and tilting is prevented.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Lichttasters nach dem Triangulationsprinzip;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verstellmechanik;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Verstellmechanik;
4 Teile eines dritten Ausführungsbeispiels der Verstellmechanik;
5 ein zweites Verstellelement der Verstellmechanik aus 4.

In the following, the invention is explained in detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:

1 a schematic representation of a light scanner based on the triangulation principle;
2 a first embodiment of an adjustment mechanism;
3 a second embodiment of the adjustment mechanism;
4th Parts of a third embodiment of the adjustment mechanism;
5 a second adjustment element of the adjustment mechanism 4th .

In 1 ist ein Triangulations-Lichttaster 10 (im Folgenden auch einfach Lichttaster genannt) und seine Funktionsweise schematisch dargestellt. Triangulations-Lichttaster dieser Art sind eine Art Distanzmesser, die feststellen können, ob ein Objekt 12 sich innerhalb oder außerhalb eines Schaltabstands befindet.In 1 is a triangulation light switch 10 (in the following also referred to simply as a light button) and how it works is shown schematically. Triangulation light scanners of this type are a type of distance meter that can determine whether an object is present 12th is inside or outside a switching distance.

Der Lichttaster weist eine Lichtquelle 14 auf, die einen Sendelichtstrahl 16 in einen Überwachungsbereich 18 aussendet. Der Sendelichtstrahl 16 wird in der Regel durch eine Sendeoptik 18 gebündelt und fokussiert ausgesendet. Der Sendelichtstrahl 16 trifft auf ein Objekt 12, das in 1 in vier verschiedenen Abständen vom Lichttaster 10 gestrichelt dargestellt ist. Das Objekt 12 ist in diesen Positionen mit den Bezugsziffern 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 bezeichnet.The light button has a light source 14th on that a transmitted light beam 16 in a Monitoring area 18th sends out. The transmitted light beam 16 is usually through a transmission optics 18th sent out bundled and focused. The transmitted light beam 16 meets an object 12th , this in 1 at four different distances from the light switch 10 is shown in dashed lines. The object 12th is in these positions with the reference numbers 12-1 , 12-2 , 12-3 , 12-4 designated.

Weiter weist der Lichttaster 10 einen ortsauflösenden Empfänger 20 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel als eine Anzahl aus in einer Zeilenrichtung angeordneten Fotodioden besteht. Die Zeilenrichtung ist die sogenannte Triangulationsrichtung und liegt in der Zeichenebene und auf der Verbindungslinie zwischen Lichtquelle 14 und Empfänger 20. Dem Empfänger 20 ist eine Empfangsoptik 22 vorgeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel als einfache Empfangslinse dargestellt ist.The light button points further 10 a spatially resolving receiver 20th which in this embodiment consists of a number of photodiodes arranged in a row direction. The line direction is the so-called triangulation direction and lies in the plane of the drawing and on the connecting line between the light source 14th and recipient 20th . The recipient 20th is a receiving optics 22nd upstream, which is shown in this embodiment as a simple receiving lens.

In dieser Anordnung werden die jeweiligen Reflexionen des Sendelichtstrahl 16 an dem Objekt 12 entsprechend den verschiedenen Positionen 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 auf dem Empfänger 20 abgebildet. Für die Positionen 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 ist dies durch jeweilige Empfangslichtstrahlen 24-1, 24-2, 24-3, 24-4 dargestellt.In this arrangement, the respective reflections of the transmitted light beam 16 on the object 12th according to the different positions 12-1 , 12-2 , 12-3 , 12-4 on the receiver 20th pictured. For the positions 12-1 , 12-2 , 12-3 , 12-4 is this through respective received light rays 24-1 , 24-2 , 24 - 3 , 24 - 4th shown.

Weiter sind in 1 Schaltabstände 30 und 32 dargestellt, von denen der Schaltabstand 30 nahe am Lichttaster 10 liegt und der Schaltabstand 32 weiter entfernt. In der Regel wird ein einziger bestimmter Schaltabstand am Lichttaster 10 eingestellt, um im späteren Arbeitsbetrieb detektieren zu können, ob das detektierte Objekt 12 innerhalb (das bezeichnet man dann als Nahbereich) oder außerhalb (Fernbereich) des Schaltabstands liegt, um dementsprechend ein Schaltsignal auszugeben. Zu dem jeweils gewählten Schaltabstand 30 oder 32 gehört nach dem Triangulationsprinzip ein Trennsteg auf dem in Triangulationsrichtung ortsauflösenden Empfänger 20. Die Lage dieses Trennsteges ist in 1 mit dem Bezugszeichen 34 für den Schaltabstand 30 bzw. mit 36 für den Schaltabstand 32 gekennzeichnet.Next are in 1 Switching distances 30th and 32 shown, of which the switching distance 30th close to the light button 10 and the switching distance 32 further away. As a rule, there is a single, specific switching distance on the light switch 10 set in order to be able to detect in later operation whether the detected object 12th is within (this is called the near range) or outside (far range) of the switching distance in order to output a switching signal accordingly. At the selected switching distance 30th or 32 According to the triangulation principle, there is a separator on the receiver, which is spatially resolved in the triangulation direction 20th . The position of this divider is in 1 with the reference number 34 for the switching distance 30th or with 36 for the switching distance 32 marked.

Die Lage des mit dem Schaltabstand korrespondierenden Trennsteges ist definiert durch den Schaltabstand, die Empfangsoptik 22 und der Position des Empfängers 20. Da die Position des Empfängers 20 in der Regel in einem Gehäuse des Lichttasters 10 festgelegt ist, kann der Schaltabstand 30 bzw. 32 also durch die Wahl des Trennsteges 34 bzw. 36 festgelegt werden. Für die Wahl des Trennsteges 34 bzw. 36 gibt es einerseits die Möglichkeit, diesen auf dem Empfänger 20 definieren zu können, zum Beispiel wenn der Empfänger 20 als eine Zeile mit einer Vielzahl von Fotodioden ausgebildet ist, die einzelnen auslesbar sind. Auf diese Weise können die Fotodioden auf der einen Seite des Trennsteges 34 bzw. 36 dem Nahbereich und die anderen dem Fernbereich zugeordnet werden. Häufig wird aber auch ein einfacherer Empfänger 20 eingesetzt, der beispielsweise lediglich aus zwei unmittelbar nebeneinander angeordneten Einzelempfängern besteht. Dann lässt sich der Schaltabstand 30 bzw. 32 durch Verschieben der Empfangsoptik 22 festlegen. Eine solche Einstellmöglichkeit ist durch den Doppelpfeil 40 angedeutet. Durch das Verschieben der Empfangsoptik 22 wird nämlich der Schwerpunkt des auftreffenden Lichts auf den Empfänger 20 verändert und kann deshalb so gelegt werden, dass genau im Schaltabstand 30 bzw. 32 gleich viel Licht auf Nah- wie Fernbereich fällt.The position of the separating web corresponding to the switching distance is defined by the switching distance, the receiving optics 22nd and the location of the recipient 20th . Because the position of the recipient 20th usually in a housing of the light switch 10 is set, the switching distance 30th or. 32 thus by the choice of the separator 34 or. 36 be determined. For the choice of the separator 34 or. 36 on the one hand there is the possibility of this on the receiver 20th to be able to define, for example, if the recipient 20th is designed as a row with a plurality of photodiodes which can be read out individually. In this way, the photodiodes can be on one side of the separating web 34 or. 36 are assigned to the near range and the others to the far range. Often, however, a simpler recipient is also used 20th used, which consists, for example, of only two individual receivers arranged directly next to one another. Then the switching distance 30th or. 32 by moving the receiving optics 22nd determine. Such an adjustment option is indicated by the double arrow 40 indicated. By moving the receiving optics 22nd namely becomes the focus of the incident light on the receiver 20th changed and can therefore be placed so that exactly in the switching distance 30th or. 32 the same amount of light falls on the near and far range.

Alternativ könnte in einer nicht dargestellten Ausführungsform gleichermaßen anstatt der Empfängerlinse mit der vorstehend beschriebenen Verstellmimik die Einzelempfänger (z.B. Fotodioden) oder die gesamte Fotodioden-Zeile selbst verschoben werden (die Empfängerlinse bliebe dann ortsfest).Alternatively, in an embodiment not shown, the individual receivers (e.g. photodiodes) or the entire photodiode line itself could be shifted instead of the receiver lens with the adjustment mechanism described above (the receiver lens would then remain stationary).

Wie aus 1 zu erkennen ist, ist eine Einstellung des kleineren Schaltabstands 30 erheblich weniger tolerant gegenüber Abweichungen als die Einstellung der Schaltabstands 32, der erheblich weiter entfernt liegt. Das liegt an dem Triangulationsprinzip, wie sich aus 1 anhand der Empfangslichtstrahlen 24-1, 24-2 einerseits und 24-3, 24-4 andererseits sehr gut erkennen lässt. Im Nahbereich, also bei kleinen Schaltabständen, liegen die Schwerpunkte des Lichtempfangs der Reflektionen an den Objekten 12-1 und 12-2 erheblich weiter auseinander als im Fernbereich, bei Objekten 12-3 und 12-4, zwischen denen der gleiche relative Abstand besteht wie zwischen den Objekten 12-1 und 12-2. Wenn man den Schaltabstand 30 bzw. 32 also über eine Verstellung der Empfangsoptik 22 einstellen möchte, ist im Nahbereich lediglich eine gröbere Verstellung notwendig, im Fernbereich hingegen aber eine sehr feine Einstellung notwendig.How out 1 can be seen, is a setting of the smaller switching distance 30th Significantly less tolerant of deviations than the setting of the switching distance 32 which is considerably further away. This is due to the triangulation principle, as it turns out 1 can be seen very well on the basis of the received light beams 24-1, 24-2 on the one hand and 24-3, 24-4 on the other hand. In the close range, i.e. with small switching distances, the focus of light reception of the reflections is on the objects 12-1 and 12-2 considerably further apart than in the far range, with objects 12-3 and 12-4 with the same relative distance between them as between the objects 12-1 and 12-2 . If you consider the switching distance 30th or. 32 So by adjusting the receiving optics 22nd want to adjust, only a coarser adjustment is necessary in the close range, but a very fine adjustment is necessary in the far range.

Die Erfindung betrifft jetzt im Kern die mechanische Ausbildung einer solchen Verstellmöglichkeit für eine optomechanische Anordnung, wie sie die Empfangsoptik 22 darstellt, die für den einen Bereich eine grobe und für den anderen Bereich eine feine Einstellung erlaubt. Im Weiteren wird eine Verstellmechanik 100 (2 bis 5) anhand eines Lichttasters beschrieben, bei dem eine Empfangsoptik 102 verstellt werden soll. Es soll aber bemerkt werden, dass die Erfindung nicht nur zum linearen Verschieben einer Empfangsoptik eingesetzt werden kann, sondern auch für andere optomechanische Anordnungen und auch nicht nur für lineares Verschieben, sondern zum Beispiel Verkippen oder dergleichen.The invention now essentially relates to the mechanical design of such an adjustment option for an opto-mechanical arrangement, such as the receiving optics 22nd which allows a coarse setting for one area and a fine setting for the other area. In addition, an adjustment mechanism 100 ( 2 until 5 ) described on the basis of a light switch with receiving optics 102 should be adjusted. It should be noted, however, that the invention can be used not only for linear displacement of receiving optics, but also for other opto-mechanical arrangements and also not only for linear displacement, but for example tilting or the like.

Die erfindungsgemäße Verstellmechanik 100 zum Verstellen der Empfangsoptik 102 umfasst ein erstes Verstellelement 104, das mit einem zweiten Verstellelement 106 zusammenwirkt. In dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist das erste Verstellelement 104 in nicht näher dargestellter Weise in einem auch nicht dargestellten Gehäuse des Lichttasters drehbar, aber ansonsten ortsfest gelagert. Durch Drehen des ersten Verstellelements 104 erfolgt eine relative Verschiebung der beiden Verstellelemente 104 und 106 zueinander. In diesem Fall wird das zweite Verstellelement 106 linear in Richtung des Doppelpfeils 140 verschoben. Diese Verschiebung ist die zu erzielende Bewegung, um letztendlich den oben genannten Schaltabstand 30 bzw. 32 definiert einstellen zu können.The adjustment mechanism according to the invention 100 for adjusting the receiving optics 102 comprises a first adjustment element 104 with a second adjustment element 106 cooperates. In the embodiment according to 2 is the first adjustment element 104 rotatable in a manner not shown in detail in a housing of the light scanner, also not shown, but otherwise mounted in a stationary manner. By turning the first adjustment element 104 there is a relative displacement of the two adjustment elements 104 and 106 to each other. In this case, the second adjustment element 106 linear in the direction of the double arrow 140 postponed. This shift is the movement to be achieved in order to ultimately achieve the above-mentioned switching distance 30th or. 32 to be able to set in a defined manner.

Das erste Verstellelement 104 weist ein erstes Gewinde 110 mit einer ersten Steigung und ein zweites Gewinde 112 mit anderer Steigung auf. Die Steigung des zweiten Gewindes 112 ist in diesem Ausführungsbeispiel feiner (kleiner) als die des ersten Gewindes 110. Beide Gewinde sind auf gleicher Achse angeordnet, so dass das erste Verstellelement 104 quasi wie eine Art Gewindestange mit verschiedenen Gewinden ausgebildet ist, die in geeigneter Weise in dem Gehäuse gelagert ist.The first adjustment element 104 has a first thread 110 with a first pitch and a second thread 112 with a different slope. The pitch of the second thread 112 is finer (smaller) than that of the first thread in this exemplary embodiment 110 . Both threads are arranged on the same axis, so that the first adjustment element 104 is designed as a kind of threaded rod with different threads, which is mounted in a suitable manner in the housing.

Das zweite Verstellelement 106 ist in dem Gehäuse linear verschiebbar in Richtung des Doppelpfeils 108 gelagert. Es bildet eine Art Schlitten, an dem die Empfangsoptik 102 festgelegt ist. Weiter weist das zweite Verstellelement 106 einen Mitnehmer 114 auf, der in nur einen Gewindegang des ersten bzw. zweiten Gewindes 110 bzw. 112 mit einer entsprechend ausgebildeten Spitze 116 eingreift.The second adjustment element 106 is linearly displaceable in the housing in the direction of the double arrow 108 stored. It forms a kind of slide on which the receiving optics 102 is fixed. The second adjusting element also has 106 a driver 114 on, which is in only one thread of the first or second thread 110 or. 112 with an appropriately designed tip 116 intervenes.

Durch Drehen des ersten Verstellelements 104 wird der Mitnehmer 114 im jeweiligen Gewinde 110 bzw. 112 geführt, so dass diese Führung ein Verschieben des linear geführten, zweiten Verstellelements 106 bewirkt. Wenn der Mitnehmer 114 in das gröbere, erste Gewinde 110 eingreift, erfolgt eine Grobverstellung und wenn der Mitnehmer 114 in das feinere, zweite Gewinde 112 eingreift, erfolgt eine Feinverstellung.By turning the first adjustment element 104 becomes the driver 114 in the respective thread 110 or. 112 out, so that this guide a displacement of the linearly guided, second adjusting element 106 causes. If the driver 114 into the coarser, first thread 110 engages, a rough adjustment takes place and when the driver 114 into the finer, second thread 112 intervenes, a fine adjustment takes place.

Wenn das zweite Gewinde 112 sich nahtlos an das erste Gewinde 110 anschließt, wie dies in 2 dargestellt ist, geht die Grobverstellung stetig und monoton in die Feinverstellung über. Der Mitnehmer 114 ist dann über den gesamten Verstellweg der Verstellmechanik 100 mit einem der Gewinde 110 bzw. 112 in Eingriff.When the second thread 112 seamlessly to the first thread 110 as shown in 2 is shown, the coarse adjustment goes steadily and monotonously into the fine adjustment. The driver 114 is then over the entire adjustment path of the adjustment mechanism 100 with one of the threads 110 or. 112 engaged.

Die beiden Gewinde 110 und 112 bilden ein zusammengehöriges Paar. Für eine bessere Führung der beiden Verstellelemente 104 und 106 zueinander ist bevorzugt vorgesehen, dass weitere Paare von erstem und zweiten Gewinde vorgesehen sind. In 2 sind zwei weitere Paare 120 und 122 dargestellt, wobei das zweite Verstellelement 106 jeweils weitere Mitnehmer 124 bzw. 126 für je ein Paar Gewinde aufweist.The two threads 110 and 112 form a pair that belongs together. For better guidance of the two adjustment elements 104 and 106 to each other it is preferably provided that further pairs of first and second threads are provided. In 2 are two more couples 120 and 122 shown, the second adjusting element 106 each additional carrier 124 or. 126 for each pair of threads.

Um das erste Verstellelement 104 drehen zu können, ist ein Bedienelement 130 vorgesehen, das ebenfalls in dem Gehäuse drehbar gelagert ist. Das Bedienelement 130 ist mit dem ersten Verstellelement 104 über ein untersetztes Schneckenradgetriebe 132 verbunden. Eine Bedienung über das extra vorgesehene Bedienelement 130 und das Getriebe 132 hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen wird bei der Betätigung des Bedienelements 130 mit der Hand oder mit einem Schraubendreher vermieden, dass axialer Druck auf das Verstellelement 104 und damit letztendlich auf die Empfangsoptik 102 ausgeübt werden kann. Der weitere Vorteil ist, dass durch die Untersetzung eine feinere Einstellung möglich ist.To the first adjustment element 104 Being able to turn is a control element 130 provided, which is also rotatably mounted in the housing. The control element 130 is with the first adjustment element 104 via a reduced worm gear 132 connected. Operation via the specially provided control element 130 and the transmission 132 has two main advantages. On the one hand, when the control element is operated 130 By hand or with a screwdriver, axial pressure is avoided on the adjustment element 104 and thus ultimately on the receiving optics 102 can be exercised. The further advantage is that a finer setting is possible due to the reduction.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Gewinde ein weiteres Gewinde mit einer dritten Steigung vorgesehen, wodurch dann neben einer Grob- und einer Feinverstellung eine zwischen grob und fein liegende weitere Verstellmöglichkeit gegeben wäre.In an embodiment not shown, a further thread with a third pitch is provided in addition to the first and the second thread, whereby a further adjustment possibility between coarse and fine would then be given in addition to a coarse and a fine adjustment.

In einer in 3 dargestellten Ausführungsform der Verstellmechanik 100 sind zwei erste Verstellelemente 104-A und 104-B vorgesehen und das zweite Verstellelement 106 weist eine entsprechende Anzahl Mitnehmer 114 auf.In an in 3 illustrated embodiment of the adjustment mechanism 100 are two first adjustment elements 104-A and 104-B provided and the second adjusting element 106 has a corresponding number of drivers 114 on.

In den 4 und 5 sind Teile einer weiteren Ausführungsform dargestellt, in der das erste Verstellelement 204 und das zweite Verstellelement 206 etwas anders ausgebildet sind, wobei das Funktionsprinzip aber das gleiche ist.In the 4th and 5 parts of a further embodiment are shown in which the first adjusting element 204 and the second adjusting element 206 are designed somewhat differently, but the functional principle is the same.

Das erste Verstellelement 204 weist wiederum ein erstes Gewinde 210 und ein zweites Gewinde 212 mit den entsprechenden unterschiedlichen Steigungen auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Außengewinde ausgeführt sind. Die beiden Außengewinde 210 und 212 haben zueinander einen axialen Abstand a. Das erste Außengewinde 210 hat einen kleineren Durchmesser als das zweite Außengewinde 212. Das erste Verstellelement 206 ist also wiederum nach Art einer Gewindestange mit unterschiedlichen Gewinden ausgebildet.The first adjustment element 204 again has a first thread 210 and a second thread 212 with the corresponding different pitches, which in this embodiment are designed as external threads. The two external threads 210 and 212 have an axial distance a from one another. The first external thread 210 has a smaller diameter than the second external thread 212 . The first adjustment element 206 is thus again designed in the manner of a threaded rod with different threads.

Das zweite Verstellelement 206 dient jetzt zur Aufnahme des ersten Verstellelements 204. Dazu umfasst das zweite Verstellelement 206 ein erstes Innengewinde 220 mit der ersten Steigung zur Aufnahme des ersten Außengewindes 210 und ein zweites Innengewinde 222 mit der zweiten Steigung zur Aufnahme des zweiten Außengewindes 212 auf. Beide Innengewinde 220 und 222 liegen auf gleicher Achse. Das Innengewinde 220 hat ein dem Außendurchmesser des Außengewindes 210 entsprechenden Durchmesser und das Innengewinde 222 hat ein dem Durchmesser des Außengewindes 212 entsprechenden Durchmesser. Die einzelnen Gewindegänge der Innengewinde 220 und 222 sind in der schematischen 4 nicht dargestellt. Die Innengewinde 220 und 222 bilden hier die Mitnehmer 114 wie in der ersten bzw. zweiten Ausführungsform nach 2 bzw. 3, weil sie die gleiche Funktion haben wie die Mitnehmer 114.The second adjustment element 206 is now used to accommodate the first adjustment element 204 . To this end, the second adjusting element comprises 206 a first internal thread 220 with the first pitch to accommodate the first external thread 210 and a second internal thread 222 with the second pitch to accommodate the second external thread 212 on. Both internal threads 220 and 222 are on the same axis. The internal thread 220 has the outer diameter of the external thread 210 corresponding diameter and the internal thread 222 has a diameter of the external thread 212 corresponding diameter. The individual threads of the internal thread 220 and 222 are in the schematic 4th not shown. The internal thread 220 and 222 form the drivers here 114 as in the first or second embodiment 2 or. 3 because they have the same function as the drivers 114 .

Die Außengewinde 210 und 212 haben einen axialen Abstand zueinander, der der axialen Gesamtlänge der beiden Innengewinde 220 und 222 entspricht. Dann schraubt sich nämlich das zweite Außengewinde 212 in das zweite Innengewinde 222, wenn die ersten Gewinde 210 und 220 sich voneinander lösen.The external thread 210 and 212 have an axial distance from one another that corresponds to the total axial length of the two internal threads 220 and 222 is equivalent to. Then the second external thread is screwed 212 into the second internal thread 222 when the first thread 210 and 220 break away from each other.

Die Innengewinde 220 und 222 sind in zwei gegenüberliegende Backen 230 und 232 vorgesehen, wobei jede Backe einen Teil des ersten Innengewindes 220 und einen Teil des zweiten Innengewindes 222 aufweist, so dass das erste Verstellelement 204 zwischen die Backen 230 und 232 mit seinen Außengewinden 210 und 212 eingreifen kann. Beim Übergang von Grob- zur Feinverstellung haben dann die Backen die Möglichkeit, ein wenig nachzugeben, um mechanische Fertigungstoleranzen auszugleichen.The internal thread 220 and 222 are in two opposite jaws 230 and 232 provided, each jaw part of the first internal thread 220 and part of the second internal thread 222 has, so that the first adjusting element 204 between the cheeks 230 and 232 with its external threads 210 and 212 can intervene. During the transition from coarse to fine adjustment, the jaws then have the option of yielding a little in order to compensate for mechanical manufacturing tolerances.

Claims

Optoelectronic sensor with an optomechanical arrangement (22, 102) for emitting, receiving or deflecting light beams (16, 24) with an adjusting mechanism (100) for adjusting the optomechanical arrangement (102), the adjusting mechanism (100) having a first adjusting element ( 104; 204), which interacts with a second adjusting element (106; 206), whereby a relative displacement (140) of the two adjusting elements (104, 106; 204, 206) to one another takes place by rotating the first adjusting element (104; 204) , characterized in that the first adjusting element (104; 204) has a first thread (110; 210) with a first pitch and a second thread (112; 212) with a different pitch, the second thread (112; 212) being the same Axis like the first thread (110; 210) lies, and that the second adjusting element (106; 206) has a driver (114; 220, 222) which for the rough adjustment of the opto-mechanical arrangement (22, 102) into the thread (110; 210) with larger pitch engages and for fine adjustment in the thread (112; 212) engages with a smaller slope.

Sensor after Claim 1 , characterized in that the driver is in engagement with one of the threads over the entire adjustment path of the adjustment mechanism.

Sensor after Claim 1 , characterized in that the driver engages only in a single thread turn of the first or second thread.

Sensor after Claim 3 , characterized in that the pitch of the first thread merges continuously, that is, steadily and monotonously, into the pitch of the second thread.

Sensor according to a previous one Claims 1 or 2 , characterized in that the driver has a first internal thread with the first pitch for receiving the first, designed as an external thread and has a second internal thread with the second pitch for receiving the second, designed as an external thread, the second internal thread being the same Axis like the first one.

Sensor after Claim 5 , characterized in that the external threads have an axial distance from one another which corresponds to the total axial length of the two internal threads.

Sensor according to one of the preceding Claims 5 until 6th , characterized in that the first threads have a smaller diameter than the second threads.

Sensor according to one of the preceding Claims 5 until 7th , characterized in that the driver has two opposing jaws, each jaw having part of the first and part of the second internal thread, so that the first adjusting element can engage between the jaws with its external thread.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that several pairs of first and second threads are provided, the second adjusting element each having a driver for each pair of threads.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first adjusting element can be operated by hand.

Sensor after Claim 10 , characterized in that the first adjusting element can be operated via a reduced gear.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first adjustment element is arranged in an axially stationary manner in a sensor housing and the optomechanical arrangement is coupled to the second adjustment element, which is mounted so as to be axially movable in order to effect an adjustment of the optical arrangement relative to the sensor housing.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first adjusting element has a third thread, the pitch of the third thread being different from that of the first and second threads.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a triangulation light scanner and the opto-mechanical arrangement is formed by receiving optics and the transmitted light beams are directed into the monitoring area and the light receiver comprises several receiving areas, each of which emits received signals, the receiving areas are assigned to different object distances and for this purpose are arranged in such a way that, depending on the distance of the object to be detected from the triangulation light scanner, different receiving areas are acted upon by remitted received light.

Sensor after Claim 14 , characterized in that a receiving surface of the light receiver is subdivided into a near area and a far area and the thread with a larger pitch is assigned to an adjustment in the near area and the thread with a smaller pitch is assigned to an adjustment in the far area.