DE3004691A1

DE3004691A1 - Photoelektrische schaltvorrichtung des reflexionstyps

Info

Publication number: DE3004691A1
Application number: DE19803004691
Authority: DE
Inventors: Toshifumi Fukuyama; Hideaki Hattan
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1980-08-21
Also published as: JPS5729805B2; JPS55108130A; DE3004691C2; US4306147A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Schaltvorrichtung des Reflexionstyps, mit einer Lichtprojektionsvorrichtung, die ein Lichtbündel auf einen Gegenstand wirft, und einer Lichtempfängervorrichtung, die zum Nachweis des Vorhandenseins des Gegenstands von diesem zurückgeworfenes Licht empfängt,und richtet sich insbesondere auf eine photoelektrische Schaltvorrichtung des Reflexionstyps, bei der das Nachweisfeld veränderbar ist.

Bei einer herkömmlichen photoelektrischen Schaltvorrichtung liegen die Achsen von projiziertem und reflektiertem Licht nahezu parallel zueinander, so daß das Nachweisfeld in ungünstiger Weise breit und tief ist. Eine solche Vorrichtung hat den Nachteil, daß, wenn sich irgendetwas anderes als der nachzuweisende Gegenstand unmittelbar hinter letzterem befindet, diese Vorrichtung auch dies nachweist. Insbesondere wenn ein solcher benachbarter Gegenstand des gleichen Reflexionsfaktor wie der nachzuweisende Gegenstand hat, ist die bekannte Vorrichtung nicht in der Lage, diesen letzteren selektiv allein nachzuweisen, da der Nachwels mit einer solchen Vorrichtung auf Unterschieden in den Reflexionsfaktoren zwischen den einzelnen Gegenständen beruht. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde eine photoelektrische Schaltvorrichtung vorgeschlagen, die so eingerichtet ist, daß sie nur einen Gegenstand nachweist, der sich innerhalb eines bestimmten Abstands von der Vorrichtung befindet, wobei das Nachweisfeld der Vorrichtung veränderbar ist. Die herkömmliche Schaltvorrichtung umfaßt ein Gehäuse, das eine Lichtprojektionsvorrichtung und eine daneben und im Winkel dazu liegende Lichtempfängervorrichtung umschließt, wobei eine lichtundurchlässige Abdeckung

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mit einem liehtduifehläsgiggn sehlifegteil vor detf Lieht» pföjektiens¹= und der Liehtempfängeäfvorrichtung abnehmbar an der Vorderseite des gehäuses angebracht igt» s© dal ©in fr©jekti©nsliehtbündel von der LiehtproiektiensVarriehtung und ein lelexi©n§bündel auf die liehteffipfänferverriehtunf des f©rm des liehtdurehlMssigen Sshlitzteilg t werden und eine gemeinsame z©ne als Maahweis« feld gehaffen. Bas Naehweisfield bzw. der Abstand v©n der Verrichtung zu diesem läßt sieh verändern» indem die Ab= deekunf iureh eine ander© mit anderer Ferm des

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hängig vom Reflexionsfaktor des benachbarten Gegenstands. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine photoelektrische Schaltvorrichtung des Reflexionstyps gemäß Anspruch 1 vor. Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist

Fig. 1 eine schematische geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen photoelektrischen Schaltvorrichtung des Reflexionstyps,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung der Fig. 1 vor dem Zusammenbau,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung

der Fig. 1 zur Veranschaulichung ihrer Arbeitsweise, und
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Fig. 4 eine Kurvendarstellung, die die Beziehung zwischen dem Nachweisabstand zwischen Vorrichtung und Gegenstand und dem Wert des Ausgangssignals der Lichtempfängervorrichtung im Verhältnis zum Nachweisabstand für den Fall der Vorrichtung der Fig. 3 zeigt.

Fig. 1 gibt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen photoelektrischen Schaltvorrichtung des Reflexionstyps wieder, welche von einem lichtundurchlässigen Gehäuse 10 umgeben ist, das eine Frontöffnung aufweist, die mit einem lichtdurchlässigen Fensterelement 17 versehen ist, welches das Projektions- und das Reflexionsbündel durchläßt. In einem Hohlraum 11 des Gehäuses 10 sind eine mit einem

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Kabel verbundene Leiterplatte 12, eine Lichtprojektionsvorrichtung 14, eine Lichtempfängervorrichtung 16 und andere zugehörige Elemente angeordnet. Auf der Zeichnung zwar nicht gezeigt, sind auf der Leiterplatte 12 eine Lichtprojektionsschaltung, welche eine Oszillatorschaltung und eine Verstärkerschaltung umfaßt, eine Lichtempfängerschaltung, welche eine Nachweisschaltung und eine Verstärkerschaltung umfaßt, sowie ein Schaltglied angebracht. Ein ebenfalls auf der Leiterplatte 12 angebrachter veränderbarer Widerstand 23 läßt sich zur Einstellung der Empfindlichkeit der Schaltvorrichtung von außerhalb des Gehäuses 10 über einen in das Gehäuse 10 eingebauten drehbaren Knopf 24 einstellen. Die Lichtprojektionsvorrichtung 14 weist ein Lichtprojektionselement 13 und die Lichtempfängervorrichtung 16 ein Lichtempfängerelement 15 auf, die unter einem bestimmten Winkel befestigt sind. An der Innenwand des Fensterelements 17 ist eine halbzylindrische Konvexlinse 9 vorgesehen, die dazu dient, die projizierten und reflektierten Lichtbündel in horizontaler Richtung konvergent zu machen.

Im Hohlraum 11 des Gehäuses 10 ist, wie ebenfalls in Fig. 2 gezeigt, ein veränderbarer Blendenmechanismus 7 angeordnet, der aus zwei Blenden 74 und 75 sowie einer mit den Blenden verbundenen Justiervorrichtung besteht. Die Justiervorrichtung enthält eine drehbare Welle 71, die sich durch das Gehäuse 10 erstreckt und einen Gewindeabschnitt 71a aufweist, sowie eine bewegliche Mutter 73, die mit dem Gewindeabschnitt 71a zusammenwirkt. An der Mutter 73 sind die Enden der Blenden 74 und 75 befestigt. Die Blenden 74 und 75 sind lichtundurchlässige biegsame Platten aus Blech, Kunststoff oder dergleichen und enthalten in ihrem Mittelteil eine öffnung 74a bzw. 75a. Die Blenden 74 und 75 können transparente Filme sein, von denen jeder einen durch Maskendruck geschaffenen lichtundruchlässigen

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Bereich hat. Die freien Enden der Blenden 74 und 75 erstrecken durch Schlitze 78 und 79, die in einer mit dem vorderen Ende der Welle 71 verbundenen stationären Platte 72 ausgebildet sind. Die Öffnungen 74a und 75a haben die Form eines Rechtecks, können aber wahlweise auch irgendeine andere geeignete, beispielsweise die eines Dreicks, haben.

Nach dem Einsetzen der veränderbaren Blendenmechanismus 7 mit anderen zugehörigen Elementen einschließlich des Fensters 17 in das Gehäuse 10 durch dessen vordere Öffnung 10a hindurch, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wird die Welle 71 durch stationäre Elemente 19 und 25 des Gehäuses 10 sowie die am Gehäuse 10 angebrachte stationäre Platte drehbar gelagert und erstreckt sich durch eine Öffnung 10b in der Rückwand des Gehäuses 10. Der herausragende Abschnitt der Welle 71 wird durch einen Knopf 8 befestigt. Bei einer Drehung des Knopfes 8 von Hand bewegt sich die mit der Welle 71 zusammenwirkende bewegliche Mutter 73 vorwärts und rückwärts. Wenn sich die Mutter 73 nach vorne bewegt, gleiten die Vorderabschnitte der Blenden 74 und 75 zwischen der Linse 9 und der stationären Platte 72 nach oben bzw. nach unten. Wenn sich umgekehrt die Mutter 73 nach hinten bewegt, bewegen sich die Blenden 74 und 75 nach unten bzw. nach oben. Die Öffnung 75a der Blende 75 und ein unterer Teil der Platte 72 schaffen einen lichtdurchlässigen Spalt 77, der eine Begrenzung für das Projektionslichtbündel des Projektionselements 13 definiert.Die Öffnung 74a und ein oberer Teil der Platte 72 schaffen einen lichtdurchlässigen Spalt 76, der eine Begrenzung für das auf das Lichtempfängerelement 15 einfallende Reflexionslichtbündel definiert.Wenn sich die Mutter 73 nach vorne bewegt, nimmt dementsprechend die (in Fig. 1 gezeigte) Maximalbreite s zwischen den Spalten und 77 zu, was zu einer Erweiterung des Projektions- und

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des Reflexionslichtbündels führt. Wenn sich umgekehrt die Mutter 73 nach hinten bewegt, nimmt die Breite S ab und dementsprechend werden das Projektions- und das Reflexionslichtbündel verengt.

In Fig. 3 ist ein Nachweisfeld 63 (schraffiert dargestellt) gezeigt, in dem sich das durch den Spalt 77 verlaufende Projektionslichtbündel 61 und das durch den Spalt 76 auf die Empfängervorrichtung 16 verlaufende Reflexionsbündel 62 kreuzen. Die vertikale Form des Bündels 61 ent- spricht der vertikalen Länge des Spalts 77 und ebenso entspricht das vertikale Profil des Bündels 62 der vertikalen Länge des Spalts 76. Wenn mit Bewegung der Blenden 74 und die Breite S zwischen den Spalten 76 und 77 von S₁ nach S₂ vermindert wird, liegt das Projektionslichtbündel 61 in dem durch die Linien 61b und 61c und das Reflexionslichtbündel 62 in dem durch die Linien 62b und 62c begrenzten Bereich vor, so daß das Nachweisfeld 63 einen (doppelt schraffiert dargestellten) kleineren Bereich 73a einnimmt.

Entsprechend zur Vorrichtung der Fig. 3 zeigt Fig. 4 die Beziehung zwischen der Amplitude des Ausgangssignals der Lichtempfängervorrichtung 16 und dem Nachweisabstand L zwischen Vorrichtung 1 und dem vor der Vorrichtung 1 vorhandenen Gegenstands 51. Der Nachweisschwellenwert D der Fig. 4 wird vorher festgelegt und steuert das wirksame Nach-.

weisfeld, in welchem die Vorrichtung 1 in der Lage ist, den Gegenstand 51 tatsächlich nachzuweisen. Die Kurven S.. und S₂ entsprechen den Breiten S- und S₂ zwischen den Spalten 76 und 77.

Wenn die Breite S nach S₁ geändert wird, wird alles, was nicht im Feld 63 vorhanden ist, beispielsweise eine schwarze Wand 52, nicht durch die Vorrichtung 1 nachgewiesen. Dies gilt selbst dann, wenn der Gegenstand 51 und die Wand den gleichen optischen Faktor haben. Mit einer Drehung des

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Knopfes 8 von Hand wird, wie gesagt, die Breite S zwischen den Spalten 76 und 77 kontinuierlich verändert, so daß das Nachweisfeld 63, nämlich der längste Nachweisabstand zur Vorrichtung 1, kontinuierlich verändert wird. Das Nachweisfeld kann in einem gewissen Grad mit der durch den veränderbaren Widerstand 23 bestimmte Nachweisempfindlichkeit verändert werden. Wie in Fig. 4 gezeigt, ändert sich beispielsweise durch Absenken der Empfindlichkeit von Kurve S- nach Kurve R der maximale Nachweisabstand von L₁^ nach L₁₂* Jedoch wird die Empfindlichkeitskurve R nahe dem Abstand L₁₂ flach bzw. stumpfwinklig, was für die Empfindlichkeit der Vorrichtung ungünstig ist.

Mit vorliegender Ausführungsform läßt sich das Nachweisfeld durch eine einfache Betätigung des Knopfes 8 leicht und kontinuierlich verändern, ohne die scharfe Empfindlichkeit der Vorrichtung zu beeinträchtigen. Die Veränderung des Nachweisfeldes erfordert keinen besonderen Vorgang, so daß die Vorrichtung ohne weiteres den verschiedensten Anwendungen angepaßt werden kann. Der untere und der obere Abschnitt der stationären Platte 72 bestimmen die Begrenzungslinien 61b und 62b. Der untere und der obere Abschnitt, die den öffnungen 75a und 74a der Blenden entsprechen, können jedoch ausgeschnitten sein, so daß sie lichtdurchlässig sind, womit die Begrenzungslinien 61b und 62b den optischen Sehwinkeln der Vorrichtungen 14 und 16 unterworfen sind.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die drehbare Welle vertikal angeordnet sein und einen Zahnradteil aufweisen, der die Drehbewegung der Welle in eine geradlinige Bewegung der Blenden umwandelt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der veränderbare Blendenmechanismus 7 so gestaltet sein, daß die Blenden starre Platten sind, die sich nach vorne und hinten bewegen können, so daß sie jeweils wahlfreie

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Abschnitte des Projektions- und des Reflexionslichtbündels abblocken. Nach einer wiederum weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der veränderbare Blendenmechanismus so konstruiert sein, daß die Blenden öffnungen haben, die in der Lage sind, den Winkel der inneren Begrenzungslinien (61b und 62b) der Lichtbündel zu ändern.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Photoelektrische Schaltvorrichtung des Reflexionstyps, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (10) mit lichtdurchlässigem Frontfenster (17), eine Lichtprojektionsvorrichtung (14) zum Einstrahlen eines Lichtbündels auf einen Gegenstand, eine Lichtempfängervorrichtung (16), die neben der Lichtprojektionsvorrichtung angeordnet ist und ein von dem Gegenstand reflektiertes Reflexionslichtbündel erhält, wobei die Lichtprojektionsvorrichtunq und die Lichtempfängervorrichtung im Gehäuse mit einem bestimmten

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--BAD ORIGINAL

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Zwischenraum zum Frontfenster angeordnet sind, eine lichtundurchlässige Blende (74, 75) mit zwei lichtdurchlässigen Abschnitten, die der Lichtprojektionsvorrichtung und der Lichtempfängervorrichtung zugeordnet sind, wobei die Blende in dem genannten Zwischenraum verschiebbar angeordnet ist, eine von außerhalb des Gehäuses steuerbare Justiereinrichtung zur Bewegung der Blende hinsichtlich einer kontinuierlichen Einstellung eines wirksamen Bereiches ihrer lichtdurchlässigen Abschnitte, wobei der wirksame Bereich das Projektionslichtbündel und das Reflexionslichtbündel durchläßt, so daß ein durch eine gemeinsame Zone, in der sich das Projektionslichtbündel und das Reflexionslichtbündel kreuzen, bestimmtes Nachweisfeld mit der Justiereinrichtung kontinuierlich veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die lichtundurchlässige Blende eine biegsame Platte ist, daß die Justiereinrichtung eine drehbare Welle (71), die sich durch eine Wand des Gehäuses (10) erstreckt und ein bewegliches Element, welches mit einem Gewindeabschnitt der drehbaren Welle zusammenwirkt, umfaßt und daß die biegsame Platte einen am beweglichen Element angreifenden Basisabschnitt und zwei freien Enden, von denen jedes einen der Lichtprojektionsvorrichtung bzw. der Lichtempfängervorrichtung zugeordneten lichtdurchlässigen Abschnitt besitzt, aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element eine Mutter

(73) ist, daß die lichtdurchlässigen Abschnitte in der biegsamen Platte ausgebildete öffnungen (74a, 75a) sind und daß der wirksame Bereich durch die öffnungen bestimmt wird.

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