DE3513671C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichttaster nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Lichttaster ist aus der US-PS 43 14 239 bekannt. Um den den Grenzabstand vorgebenden Winkel zwischen dem Sende- und dem Empfangslichtbündel zu verändern, ist bei diesem Lichttaster die photoelektrische Wandleranordnung entlang einer bezüglich der optischen Achse der Empfangsfrontlinse geneigten Bahn längsverstellbar angeordnet.

Bei einem aus der DE-OS 29 24 685 bekannten Lichttaster sind zur Veränderung des den Grenzabstand vorgebenden Winkels zwischen dem Sende- und Empfangslichtbündel sowohl der Lichtsender mit der Lichtquelle und der zugehörigen Abbildungsoptik als auch der Lichtempfänger mit der photoelektrischen Wandleranordnung und der zugehörigen Abbildungsoptik in je einer Schwenkhalterung untergebracht. Die Halterungen werden mittels eines Spindelbetriebs verschwenkt, wobei sich der Winkel ändert, unter dem sich die Achsen der Abbildungsoptiken schneiden.

Nachteilig bei diesen Lichttastern ist, daß wenigstens ein Teil ihrer optoelektronischen Bauelemente nicht gehäusefest, sondern zur Veränderung des den Grenzabstand vorgegebenen Winkels verstellbeweglich in dem Gehäuse angeordnet ist. Dieser Aufbau ist apparativ aufwendig, umständlich zu montieren und wenig stabil. Die elektrische Leitungsführung muß darauf ausgelegt sein, die für die Schwenkbewegung erforderliche Freiheit zu lassen, und der Platzbedarf der ganzen Anordnung ist groß.

Aus der DE-PS 30 04 691 ist ein Lichttaster bekannt, dessen Grenzabstand mittels einer Blendenanordnung verstellt werden kann, die mittels einer Drehwelle betätigt wird und den Querschnitt des Lichtbündels auf der Sende- und Empfangsseite verändert. Nachteilig dabei ist, daß die Breite der Meßzone und die Lage der Meßzone nicht unabhängig voneinander einzustellen sind, und daß durch Verstellen der Blendenöffnung die Intensität des ausgesendeten bzw. empfangenen Lichts beeinflußt wird, was diesem Vorgehen Grenzen setzt.

H. Naumann/G. Schröder "Bauelemente der Optik, Taschenbuch für Konstrukteure", Carl-Hauser-Verlag, München/Wien, 1983, Seiten 550 bis 554, zeigt in Bild 19.2.4a den Grundaufbau eines Lichttasters, bei dem die photoelektrische Wandleranordnung zwei nebeneinander angeordnete Photowandler für Sendung und Empfang enthält. Der Lichttaster ist auf einen Grenzabstand eingestellt, bei dem eine symmetrische Abbildung eines erfaßten Objektes auf die Photowandler erfolgt. Maßnahmen zur Verstellung des Grenzabstands sind nicht beschrieben. In Bild 19.2.4b ist die Möglichkeit einer Aperturteilung illustriert, für die sich die Lichtquelle und die photoelektrische Wandleranordnung an optisch gleicher, räumlich aber versetzter Stellung befinden müssen. Um diesen Versatz herbeizuführen, d. h. den Strahlengang einmal abzuknicken, ist zwischen die Lichtquelle und das von Sendelichtbündel und Empfangslichtbündel gleichermaßen benutzte Objektiv ein Umlenkspiegel eingeschaltet. Der Grenzabstand des Lichttasters ist durch die Öffnung und die Abbildungseigenschaften des Objektes bestimmt.

Die DE-OS 33 15 576 beschreibt einen Scanner zur Erfassung von Oberflächenstrukturen, bei dem mit einem Ablenkspiegel ein Abtastlichtfleck zeilenweise über die zu erfassende Oberfläche bewegt wird. Im Empfangskanal ist ein synchron dazu bewegter Spiegel vorgesehen, der dazu dient, die Empfangsoptik dem Abtastlichtfleck nachzufahren. Oberflächenstrukturen werden anhand von Lageänderungen des Empfangslichtflecks an einem photoelektrischen Wandler erfaßt, der zu diesem Zweck ortsauflösend ist.

Aus der CH-PS 5 98 578 ist eine Reflexionslichtschranke bekannt, bei der mittels eines verstellbaren Umlenkspiegels ein in sich selbst zurückreflektiertes Lichtbündel aus dem Gehäuse heraus geleitet wird. Der Umlenkspiegel hat die Funktion, dem Lichtbündel die Richtung zu geben. Er befindet sich hinter dem zu dem Lichtsender gehörenden und vor dem zu dem Lichtempfänger gehörenden abbildenden optischen Element, das bei dem in sich selbst zurückreflektierten Lichtbündel ein und dieselbe Linse ist.

Aus der DE-PS 32 37 035 schließlich ist ein Lichttaster bekannt, bei dem mittels eines Umlenkspiegels zwei Sendelichtbündel überlagert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lichttaster der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem alle photoelektrischen Bauelemente und auch möglichst viele optische Bauteile sowie die gesamte Elektronik fest und unverrückbar im Gehäuse angeordnet werden können, ohne daß auf die definierte Einstellung eines bestimmten Grenzabstands vom Gehäuse verzichtet werden muß.

Diese Aufgabe wird durch den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Lichttaster gelöst. Bei diesem Lichttaster braucht lediglich ein Umlenkspiegel im Gehäuse beweglich angeordnet zu werden, während sämtliche anderen elektronischen, opto-elektronischen und optischen Bauteile fest und unverrückbar, d. h. in genauer feststehender Justierung innerhalb des Gehäuses angebracht sein können. Der Lichttaster ermöglicht gleichwohl eine optimale Einstellung des Grenzabstandes durch geeignete Verschwenkung des Umlenkspiegels.

Bevorzugter ist es, daß das Sendelichtbündel feststehend ist. Die Justierung des Lichttasters und die Einstellung des Grenzabstandes gestalten sich so besonders einfach.

Eine sehr kompakte bauliche Anordnung wird erzielt, indem die Empfangs- und Sendefrontlinse in einer Wand des Gehäuses unmittelbar übereinander oder nebeneinander angeordnet sind. Die Frontlinsen können dabei in fertigungstechnisch günstiger Weise aus einem einzigen Transparentkörper gepreßt sein.

Eine in Richtung der optischen Achsen sehr kompakte Anordnung wird dadurch erzielt, daß die Lichtquelle in der Brennebene der Sendefrontlinse, und die photoelektrische Wandleranordnung in der Brennebene der Empfangsfrontlinse angeordnet ist.

Weiter ist vorteilhafter Weise vorgesehen, daß der Umlenkspiegel bei 2/3 der Brennweite der Empfangsfrontlinse angeordnet ist.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Drehachse des Umlenkspiegels senkrecht zu der von Empfangs- und Sendelichtbündel definierten Ebene verläuft. Auf diese Weise können die Lichtquelle und die photoelektrische Wandleranordnung in einer Ebene im Gehäuse angeordnet werden, und zwar in der gleichen Ebene wie Frontlinsen, was zu einem sehr flachen Aufbau des Gehäuses führt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die photoelektrische Wandleranordnung auf der der Lichtquelle abgewandten Seite des Umlenkspiegels angeordnet. Damit hat man ausreichend Platz für die Drehbetätigung des Umlenkspiegels. Ein weiterer Vorteil ist, daß von nah vor den Frontlinsen befindlichen Gegenständen Licht auch an dem Umlenkspiegel vorbei direkt auf die photoelektrische Wandleranordnung zurückgeworfen werden kann, so daß der Lichttaster auch bis in diesen extremen Nahbereich noch einwandfrei arbeitet.

Der Schwenkbereich des Umlenkspiegels ist vorzugsweise begrenzt. Zur Verwirklichung von sehr unterschiedlichen Grenzabständen reicht ein Schwenkwinkel von ca. 25 Grad aus. Allgemein ist der Schwenkbereich auf einen Winkel von 20 Grad bis 30 Grad zu begrenzen.

Eine optisch und baulich bevorzugte Ausführungsform ist so ausgebildet, daß das Empfangsrichtbündel in der einen, und zwar der flachsten Endstellung des Umlenkspiegels um einen Winkel von etwa 90° abgelenkt wird.

Um ein Auswandern der Spiegelflächen aus der gewünschten Position zu verhindern, soll die Oberfläche des Umlenkspiegels nahe seiner Drehachse liegen.

Zur Erzielung eines empfindlich einstellbaren Umlenkspiegels sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß der Umlenkspiegel über einen Schnecken-Zahnradtrieb verstellbar ist.

Hierzu ist der Umlenkspiegel zweckmäßigerweise an einem mit der Drehachse koaxialen Zahnsegment angebracht.

Eine vorteilhafte bauliche Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Umlenkspiegel über zwei seitliche Zapfen am Gehäuse drehgelagert ist.

Um eine möglichst spiel- und ruckfreie Lagerung des Umlenkspiegels und der ihn betätigenden mechanischen Teile zu erzielen, ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform das Zahnsegment über einen federnd vorgespannten Bügel mit dem Umlenkspiegel verbunden, derart, daß die Zapfen von der Schnecke gegen die Lagerung gedrückt werden.

Eine besonders kompakte Anordnung wird erzielt, wenn daß Zahnsegment auf der der Lichtquelle zugewandten Seite der Drehachse liegt. Hierbei soll die Schnecke zwischen der Drehachse und der Lichtquelle mit parallel zu den optischen Achsen der Frontlinsen verlaufender Schneckendrehachse angeordnet sein. Auf diese Weise wird der zwischen dem Sende- und Empfangsteil vorhandene, aus optischen Gründen nicht benötigte Bereich für die Anordnung und Drehlagerung einer die Schnecke tragenden Schneckenwelle vorteilhaft genutzt.

Um auf einfache Weise eine Verstellung bzw. optimale Einstellung des Grenzabstandes vornehmen zu können, weist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Schneckenwelle einen durch die Öffnung in der Rückwand des Gehäuses hindurch verdrehbaren Betätigungskopf auf.

Während zu einer gewissen Reibung, die für eine Fixierung der einmal gewählten Einstellung zweckmäßig ist, bereits der oben erwähnte federnde Bügel beiträgt, kann die Fixierung einer bestimmten vorgenommenen Einstellung des Umlenkspiegels weiter dadurch gefördert werden, daß zwischen einem Umfangsflansch der Schneckenwelle und der Innenoberfläche der Rückwand eine Ringdichtung klemmend angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schnecke zwischen ein und zwei Gänge, beispielsweise um etwa 20% mehr als einen Gang, aufweist, und daß die von der Schneckenwelle radial vorstehenden Endflächen mit im Anschluß an den gezahnten Bereich des Zahnsegmentes vorgesehenen Gegenflächen zur Begrenzung des Schwenkwinkels des Zahnsegments zusammenwirken. Auf diese Weise wird die verkürzte Schnecke gleichzeitig zur Begrenzung des Schwenkbereichs des Umlenkspiegels herangezogen.

Um eine Beschädigung bei der Übertragung zu starker Drehmomente auf die Schneckenwelle am Ende des Schwenkbereichs zu vermeiden, sieht die Erfindung weiter vor, daß die Gänge der Schnecke in den beiden Endbereichen zum Ende hin eine Abschrägung aufweisen, derart, daß beim Anstoßen der zugeordneten Endfläche an die Gegenfläche und Anwendung eines die Gefahr einer Beschädigung mit sich bringenden größeren Drehmomentes an der Schneckenwelle die Schnecke im Bereich der betreffenden Endfläche über den Außenrand der Gegenfläche schnappen kann, worauf die Schnecke sich ohne Verdrehung des Zahnsegmentes verdreht, bis sie in die erste benachbarte Zahnlücke einfällt. Um einerseits eine feinfühlige Einstellung des Umlenkspiegels zu gestatten sowie eine Selbsthemmung zwischen Schnecke und Zahnsegment herbeizuführen, soll der Steigungswinkel der Schnecke möglichst klein gewählt werden. Er liegt zwischen 4° und 6°.

Die Steigung der Schnecke soll gerade so sein, daß man über den gewünschten Schwenkwinkel hinweg mit drei benachbarten Zahnlücken des Zahnsegmentes auskommt.

Der erfindungsgemäße Lichttaster findet Anwendung bei der Erkennung von Gegenständen, die sich innerhalb eines bestimmten Grenzabstandes vom Gehäuse befinden. Gegenstände, die weiter als dieser Grenzabstand vom Gehäuse entfernt sind, sollen also nicht erkannt werden, sondern nur näher am Gehäuse befindliche Gegenstände. Um dies zu erreichen, sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die photoelektrische Wandleranordnung eine an einen Differenzverstärker angeschlossene Differenz-Photowandleranordnung ist, welche relativ zum Umlenkspiegel so angeordnet ist, daß bei Anordnung eines Gegenstandes im Grenzabstand das Signal am Ausgang des Differenzverstärkers Null ist und bei in größerer Entfernung angeordneten Gegenständen das Signal ein anderes Vorzeichen annimmt als bei in geringerer Entfernung angeordneten Gegenständen. Insbesondere soll hierbei die photoelektrische Wandleranordnung aus zwei neben dem Umlenkspiegel hintereinander angeordneten Photowandlern bestehen.

Bevorzugt ist der Differenzverstärker an eine Auswerteschaltung angeschlossen, die nur bei einem Signal mit demjenigen Vorzeichen, das auftritt, wenn ein Gegenstand in einem kleineren Abstand als dem Grenzabstand anwesend ist, ein Anwesenheitssignal abgibt.

Um nicht schon ein Anwesenheitssignal bei geringen, z. B. durch Störungen bedingten Signalschwankungen zu erhalten, soll weiter vorgesehen sein, daß die Auswerteschaltung eine Ansprechschwelle enthält, derart, daß ein Anwesenheitssignal erst abgegeben wird, wenn das das richtige Vorzeichen aufweisende Signal am Ausgang des Differenzverstärkers deutlich von Null verschieden ist.

Die Anwesenheit eines Gegenstandes wird also über die Signalamplitude des Empfangssignals oder die Abbildungsgeometrie des Tasters ermittelt. Der erste Fall tritt beispielsweise ein, wenn der Gegenstand sehr weit vom Gerät entfernt ist und einen kleinen Reflexionsgrad besitzt, so daß die empfangene Lichtmenge zu gering ist, um von den Potowandlern noch erkannt zu werden. Ist der Reflexionsgrad des Gegenstandes genügend groß und befindet er sich in genügend kleinem Abstand zum Taster, so kann aufgrund der Abbildungsgeometrie festgestellt werden, ob sich der Gegenstand diesseits oder jenseits des Grenzabstands befindet. Liegt der Gegenstand in größerer Entfernung vom Lichttaster als der Schnittpunkt von Sendelichtbündel und Empfangslichtbündel, so wird er von der Empfangsfrontlinse schwerpunktmäßig auf den näher der Frontlinsen liegenden Photowandler abgebildet. Liegt der Gegenstand dagegen zwischen Taster und diesem Schnittpunkt, so wird er von der Empfangsfrontlinse schwerpunktmäßig auf den von den Frontlinsen weiter entfernten Photowandler abgebildet. Durch Differenzbildung der beiden Photoströme erhält man ein Ausgangssignal, dessen Vorzeichen darüber Auskunft gibt, ob sich der Gegenstand diesseits oder jenseits des eingestellten Grenzabstands befindet.

Die Erfindung wird im folgenden beispieslweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Lichttasters mit dem zugeordneten Strahlengang,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer baulichen Verwirklichung des Lichttasters und

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2.

Nach Fig. 1 sind in der Vorderwand 18 eines quaderförmigen, senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 flachen Gehäuse 19 übereinander in geringem Abstand eine Empfangsfrontlinse 12 und eine Sendefrontlinse 17 angeordnet. Im Brennpunkt der Sendefrontlinse 17 befindet sich eine Lumineszenzdiode 20 als Lichtquelle, so daß aus der Sendefrontlinse 17 senkrecht zur Frontwand 18 des Gehäuses 19 ein scharf gebündeltes Sendelichtbündel 16 austritt. In einem Grenzabstand A von der Frontwand 18 des Gehäuses 19 sei ein lichtreflektierender Gegenstand 44 angeordnet, der das auftreffende Licht des Sendelichtbündels 16 im Sinne der gestrichelten Pfeile innerhalb eines vom Material abhängigen Streukegels reflektiert. Ein enger Ausschnitt dieses Streukegels, und zwar das Empfangslichtbündel 11 wird von der Empfangsfrontlinse 12 aufgenommen und über einen dahinter angeordneten Umlenkspiegel 14 zu einer photoelektrischen Wandleranordnung 15 reflektiert, die im unteren Bereich des Gehäuses 19 angeordnet ist und nach Fig.1 aus zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Photowandlern 45 besteht, die an einen Differenzverstärker 38 angeschlossen sind, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers 38 ein der Differenz des Lichtstromes auf den beiden Photowandlern 45 entsprechendes Signal ansteht.

Befindet sich nach Fig. 1 ein Gegenstand 44 im Grenzabstand A vom Gehäuse 19, d.h . in dem Abstand, ab dem spätestens der Gegenstand 44 vom Lichttaster nicht mehr detektiert wird, so fällt das Empfangslichtbündel 11 genau in die Mitte zwischen den beiden Photowandlern 45. Bei dieser in Fig. 1 dargestellten Mittelposition des Empfangslichtbündels entsteht am Ausgang des Differenzverstärkers 38 das Signal Null. Das gleiche Signal am Ausgang des Differenzverstärkers 38 würde auch bei einem nicht anwesenden Gegenstand auftreten.

Um nun zu unterscheiden zwischen den Zuständen "Gegenstand diesseits des Grenzabstands A" und "Gegenstand jenseits des Grenzabstands A" ist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 38 an eine Auswerteschaltung 39 angelegt, in der es bezüglich Amplitude und Vorzeichen bewertet wird. Wird das Signal z. B. positiv und erreicht es eine in der Auswerteschaltung 39 vorgesehene Ansprechschwelle, bedeutet das "Gegenstand diesseits des Grenzabstands A. Wird das Signal dagegen negativ, heißt das "Gegenstand jenseits des Grenzabstands A".

Sofern eine Ansprechschwelle innerhalb der Auswerteschaltung 39 vorgesehen ist, würde der Gegenstand 44 nicht schon bei einer beliebig kleinen Verschiebung in Richtung des Gehäuses 19 zu einem Anwesenheitssignal am Ausgang 52 der Auswerteschaltung 39 führen, sondern beispielsweise erst dann, wenn der Gegenstand 44 sich in einem deutlich kleineren Abstand A 1 vom Gehäuse 19 entfernt befindet.

Der Umlenkspiegel 14 ist um eine senkrecht auf der Zeichenebene der Fig. 1 stehende Drehachse 13 im Sinne des Doppelpfeils verschwenkbar. Die Verschwenkung kann durch Verdrehen eines von der Rückwand 28 her zugänglichen Betätigungsknopfes 29 erfolgen, welcher über ein geeignetes Getriebe 40 mit dem verschwenkbaren Umlenkspiegel 14 verbunden ist.

Je nach dem Grenzabstand A, innerhalb dessen ein Gegenstand 44 zur Anzeige gebracht werden soll, wird der Umlenkspiegel 14 auf einen anderen Winkel eingestellt, so daß der Schnittpunkt des Empfangslichtbündels 11 mit dem Sendelichtbündel 16 sich am Ort des Gegenstandes 44 befindet. So kann erreicht werden, daß für jeden gewünschten Grenzabstand das Empfangslichtbündel 11 auf die gewünschte Mittelposition der photoelektrischen Wandleranordnung 15 fällt.

In den Fig. 2 und 3 bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile wie in Fig. 1.

Nach Fig. 2 ist die die Lichtquelle darstellende Photodiode 20 in einem sich trichterartig nach außen erweiternden Optikkonus 41 angebracht, im Bereiche von dessen größtem Querschnitt sich die Sendefrontlinse 17 befindet. Der Raum zwischen der Photodiode 20 und der Sendefrontlinse 17 ist hermetisch abgedichtet, so daß es hier zu keinerlei Verschmutzungen kommen kann. Die Photodiode 20 ist relativ zur Sendefrontlinse 17 und zum Gehäuse 19 einwandfrei justiert fest angeordnet.

Hinter der Empfangsfrontlinse 12 befindet sich ein entsprechender Optikkonus 42, welcher jedoch im hinteren Bereich derart offen ausgebildet ist, daß dort der Umlenkspiegel 14 mit dem erforderlichen Schwenkbereich angeordnet werden kann. An den beiden Seiten weist der Umlenkspiegel 14 Zapfen 22 auf, mittels denen er in einer gehäusefesten Lagerung 43 drehgelagert ist.

Im unteren Bereich des Umlenkspiegels 14 ist ein Bügel 23 befestigt, welcher sich auf einer annähernden Kreisbahn um die Drehachse 13 herum nach oben bis deutlich oberhalb der Drehachse 13 erstreckt, wo er in ein Zahnsegment 21 übergeht, das radial außen drei Zahnlücken 35, 36, 37 besitzt. Zwischen den Zahnlücken befinden sich zwei Zähne 46, 47, während in Umfangsrichtung außerhalb der Zahnlücken 35, 37 das massive Material des Zahnsegments 21 sich mit einer radialen Ausdehung entsprechend den Zähnen 46, 47 noch um ein Stück erstreckt, welches größer ist, als die Breite eines der Zähne 46, 47.

In die Zahnlücken 35, 36, 37 des Zahnsegments 21 greift von oben eine Schnecke 24 ein, die auf einer um eine Längsachse 25 drehbaren Schneckenwelle 26 ausgebildet ist. Die Schnecke 24 ist so kurz ausgebildet, daß sie sich nur um etwas mehr als einen Gang um die Schneckenwelle 26 herum erstreckt. An ihren beiden Enden sind als Anschläge dienende Endflächen 32 (siehe auch Fig. 3) vorgesehen.

An ihrem rückwärtigen Ende weist die Schneckenwelle 26 den mit einem Querschlitz versehenen Betätigungsknopf 29 auf, der sich durch eine Öffnung 27 in der Rückwand 28 des Gehäuses 19 hindurch erstreckt, so daß er von außen beispielsweise mittels eines Schraubendrehers erreichbar ist.

In geringem Abstand von der Rückwand 28 weist die Schneckenwelle 26 im Inneren des Gehäuses 19 einen Umfangsflansch 30 auf, zwischen dem und der Rückwand 28 eine Ringdichtung 31 klemmend angeordnet ist.

Nach Fig. 3 ist die Schnecke 24 in Richtung auf die Endflächen 32 zu etwas abgeflacht.

Mit ihrem vorderen Ende ist die Schneckenwelle 26 mittels eines Drehzapfens 48 in einer Längsbohrung 49 drehgelagert, welche zwischen Sende- und Empfangsteil im Material des Gehäuses vorgesehen ist. Ein an einer Ringstufe 51 des Gehäuses 19 anstoßender Umfangsflansch 50 im vorderen Bereich der Schneckenwelle 26 sichert eine einwandfreie axiale Fixierung der Schneckenwelle 26, welche für eine einwandfreie Beibehaltung einer einmal eingestellten Schwenkposition des Umlenkspiegels 14 wichtig ist. Die Ringdichtung 31 ist derart federnd ausgebildet, daß sie den Umfangsflansch 50 in Längsrichtung gegen die Ringstufe 51 federnd andrückt.

Auch die hierbei auftretende Reibung ist von Bedeutung, weil so verhindert wird, daß eine einmal gefundene Dreheinstellung der Schneckenwelle 26 beispielsweise durch Erschütterungen in unerwünschter Weise verändert wird.

Die relative Anordnung der Schneckenwelle 26 und des Zahnsegments 21 bzw. der Zapfen 22 und der Lagerung 43 ist derart, daß die Schnecke 24 in Fig. 2 nach unten einen geringfügigen Druck auf den Bügel 23 ausübt, so daß die Zapfen 22 nach unten in die Lagerung 43 hineingedrückt werden. Um hierbei keine zu starken Verspannungskräfte zu erzeugen, ist der Bügel 23 etwas federnd ausgebildet, so daß ein genau definierter federnder Andruck zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen vorliegt. Hierdurch ist zum einen Spielfreiheit gewährleistet, während zum anderen zwischen den gegeneinander verschieblichen Bauteilen eine erhöhte Reibung erzeugt wird, die eine selbsttätige unerwünschte Verstellung einer einmal eingestellten Drehposition verhindert.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Lichttasters ist wie folgt:

Zur Einstellung auf den gewünschten Grenzabstand A des Tastbereichs vom Gehäuse 19 wird ein Testgegenstand an den Ort des Gegenstandes 44 gebracht, worauf der Betätigungsknopf 29 der Schneckenwelle 26 in der einen oder anderen Drehrichtung solange verdreht wird, bis zunächst die aus Fig. 1 ersichtliche Mittelposition des Empfangslichtbündels 11 erzielt und am Ausgang des Differenzverstärkers 38 bzw. der Auswerteschaltung 39 das Signal Null ansteht. Anschließend wird dann der Umlenkspiegel 14 mittels des Betätigungsknopfes 29 in der Richtung, daß der hintere der beiden Photowandler 45 stärker beaufschlagt wird, so lange gedreht, bis am Ausgang 52 der Auswerteschaltung 59 gerade eben ein Anwesenheitssignal erscheint, d. h., daß die Ansprechschwelle gerade überschritten wurde. Diese Position (z. B. 14′) bleibt nach der betreffenden Einstellung aufgrund der Reibungskräfte zwischen den verschiedenen drehbaren Elementen nunmehr aufrechterhalten.

Das Ende des Schwenkbereiches des Zahnsegments 21 wird dadurch bestimmt, daß eine der Endflächen 32 an die entsprechende Gegenfläche 33 des Zahnsegments 21 anstößt, wenn die Grenze des Schwenkbereichs erreicht ist. Um in diesem Falle bei einem gewaltsamen Weiterdrehen des Betätigungskopfes 29 eine Beschädigung des Zahnsegments 21 zu vermeiden, ist die Abschrägung 34 im Bereich der Endflächen 32 so ausgebildet, daß bei Ausübung eines zu starken Drehmomentes auf den Betätigungsknopf 29 die Schnecke 34 unter federnder Auslenkung der Schneckenwelle 26 und/oder des Bügels 23 über den Rand des Zahnsegments 21 schnappt, worauf jetzt die Schnecke 24 ohne einen Drehantrieb des Zahnsegments 21 auf dessen Rand gleitet, bis sie schließlich erneut in die erste Zahnlücke 35 bzw. 37 einschnappt, aus der sie beim Auflaufen der Abschrägung 34 auf den Rand des Zahnsegments 21 federnd herausgehoben worden war. So wird auf einfache Weise eine jede Beschädigung der empfindlichen Bauteile vermeidende Drehmomentbegrenzung erzielt.

Claims (26)

1. Lichttaster zur Erkennung von Gegenständen innerhalb eines bestimmten Grenzabstandes von einem Gehäuse, in dem benachbart ein ein Empfangslichtbündel aufnehmender Lichtempfänger mit einer gehäusefesten Empfangsfrontlinse und einer photoelektrischen Wandleranordnung und ein ein Sendelichtbündel aussendender Lichtsender mit einer gehäusefesten Lichtquelle und einer gehäusefesten Sendefrontlinse angeordnet sind, wobei die optischen Achsen von Empfangsfrontlinse und Sendefrontlinse bezogen auf den Ort der Frontlinsen einen Abstand aufweisen, wobei das Empfangslichtbündel einen engen Ausschnitt aus einem vom vom Sendelichtbündel getroffenen Gegenstand reflektierten Streulichtkegel darstellt, und wobei das Sende- und Empfangslichtbündel derart unter einem veränderlichen Winkel angeordnet sind, daß sie sich in dem gewünschten, durch Veränderung des Winkels einstellbaren Grenzabstand vom Gehäuse schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendelichtbündel (16) vor der Sendefrontlinse (17) oder das Empfangslichtbündel hinter der Empfangsfrontlinse (12) über einen zur Einstellung des Grenzabstandes um eine Querachse (13) verschwenkbaren Umlenkspiegel (14) von der seitlich der optischen Achse der Sendefrontlinse angeordneten Lichtquelle (20) auf die Sendefrontlinse (17) bzw. auf die seitlich der optischen Achse der Empfangsfrontlinse gehäusefest angeordnete photoelektrische Wandleranordnung (15) gelenkt ist.

2. Lichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendelichtbündel (16) feststehend ist.

3. Lichttaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs- und Sendefrontlinse (12, 17) in einer Wand (18) des Gehäuses (19) unmittelbar übereinander oder nebeneinander angeordnet sind.

4. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (20) in der Brennebene der Sendefrontlinse (17) und die photoelektrische Wandleranordnung (15) in der Brennebene der Empfangsfrontlinse (12) angeordnet ist.

5. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (14) zwischen Empfangsfrontlinse (12) und Brennebene derselben angeordnet ist, und zwar im Abstand von ²/₃ der Brennweite der Empfangsfrontlinse (12).

6. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (13) des Umlenkspiegels (14) senkrecht zu der vom Empfangs- und Sendeleitbündel (11, 16) definierten Ebene (Fig. 1) verläuft.

7. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Wandleranordnung (15) auf der von der Lichtquelle (20) abgewandten Seite des Umlenkspiegels (14) angeordnet ist.

8. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkbereich des Umlenkspiegels (14) auf einen Winkel von 20° bis 30° begrenzt ist.

9. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangslichtbündel (11) in der einen Endstellung des Umlenkspiegels (14) um einen Winkel von etwa 90° abgelenkt wird.

10. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Umlenkspiegels (14) nahe seiner Drehachse (13) liegt.

11. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (14) über einen Schnecken-Zahnradtrieb (23, 24) verstellbar ist.

12. Lichttaster nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (14 ) an einem mit der Drehachse (13) koaxialen Zahnsegment (21) angebracht ist.

13. Lichttaster nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (14) über zwei seitliche Zapfen (22) am Gehäuse (19) gelagert ist.

14. Lichttaster nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment (21) über einen federnd vorgespannten Bügel (23) mit dem Umlenkspiegel (14) verbunden ist, derart, daß die Zapfen (22) von der Schnecke (24) gegen die Lagerung (43) gedrückt werden.

15. Lichttaster nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment (21 ) auf der der Lichtquelle (20) zugewandten Seite der Drehachse (13) liegt.

16. Lichttaster nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (24) zwischen der Drehachse (13) und der Lichtquelle (20) mit parallel zu den optischen Achsen der Frontlinsen (12, 17) verlaufender Schneckendrehachse (25) angeordnet ist.

17. Lichttaster nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke ( 24) auf einer drehbar im Gehäuse (19) gelagerten Schneckenwelle (26) angeordnet ist, die einen durch eine Öffnung (27) in der Rückwand (28) des Gehäuses (19) hindurch verdrehbaren Betätigungsknopf (29) aufweist.

18. Lichttaster nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen Umfangsflansch (30) der Schneckenwelle (26) und der Innenoberfläche der Rückwand (28) eine Ringdichtung (31) klemmend angeordnet ist.

19. Lichttaster nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (24) zwischen ein und zwei Gänge aufweist, und daß die von der Schneckenwelle (26) radial vorstehenden Endflächen (32) mit im Anschluß an den gezahnten Bereich des Zahnsegmentes (21) vorgesehenen Gegenflächen (33) zur Begrenzung des Schwenkwinkels des Zahnsegments (21) zusammenwirken.

20. Lichttaster nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gänge der Schnecke (24) in den beiden Endbereichen radial zum Ende hin eine Abschrägung (34) aufweisen, derart, daß beim Anstoßen der zugeordneten Endfläche (32) an die Gegenfläche (33) und Anwendung eines die Gefahr einer Beschädigung mit sich bringenden größeren Drehmomentes an der Schneckenwelle (26) die Schnecke (24) im Bereich der betreffenden Endfläche (32) über den Außenrand der Gegenfläche (33) schnappen kann, worauf die Schnecke (24) sich ohne Verdrehung des Zahnsegmentes (21) verdreht, bis sie in die erste benachbarte Zahnlücke (36 bzw. 37) einfällt.

21. Lichttaster nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der Schnecke (24) zwischen 4° und 6° liegt.

22. Lichttaster nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment (21) drei benachbarte Zahnlücken (35, 36, 37) aufweist.

23. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Wandleranordnung eine an einen Differenzverstärker (38) angeschlossene Differenz-Photowandleranordnung (15) ist, welche relativ zum Umlenkspiegel (14) so angeordnet ist, daß bei Anordnung eines Gegenstandes (44) im Grenzabstand (A) das Signal am Ausgang des Differenzverstärkers (38) Null ist und bei in größerer Entfernung angeordneten Gegenständen (44) das Signal ein anderes Vorzeichen annimmt als bei in geringerer Entfernung angeordneten Gegenständen.

24. Lichttaster nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Wandleranordnung aus zwei neben dem Umlenkspiegel (14) hintereinander angeordneten Photowandlern (45) besteht.

25. Lichttaster nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenzeichnet, daß der Differenzverstärker (38) an eine Auswerteschaltung (39) angeschlossen ist, die nur bei einem Signal mit demjenigen Vorzeichen, das auftritt, wenn ein Gegenstand in einem kleineren Abstand als dem Grenzabstand (A) anwesend ist, ein Anwesenheitssignal abgibt.

26. Lichttaster nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (39) eine Ansprechschwelle enthält, derart, daß ein Anwesenheitssignal erst abgegeben wird, wenn das das richtige Vorzeichen aufweisende Signal am Ausgang des Differenzverstärkers (38) deutlich von Null verschieden ist.