JPH04102412U - 寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法測定装置の投光部において、発光素子と
コリメート用レンズの距離を調整して良好な投光ビーム
を得る際の調整作業を簡単かつ高精度で行なえる用にす
る。 【構成】 投光部ケース１２内の後部に発光素子４を固
定する。投光部ケース１２内の前部に、コリメート用レ
ンズ５を保持した円筒形のホルダー１４をスライド可能
にはめ込む。ホルダー１４の外周面には環状の溝１５を
凹設してあり、投光部ケース１２には溝１５と一致させ
て窓１６を開口してある。位置調整時には、遍心ドライ
バ１７の円柱部１８を窓１６に嵌合させ、遍心ドライバ
１７を回して軸部１９で溝１５を押し動かし、ホルダー
１４の位置を光軸方向に微調整する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、投光部から物体に平行光を照射させ、その物体で遮蔽されることに より変化する受光量を受光部で検出して物体の寸法を測定する寸法測定装置に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

図３に透過型の寸法測定装置の構成を示す。寸法測定装置１は、投光部２と受 光部３とからなり、互いに向かい合わせに配置されている。投光部２内には、半 導体レ−ザ素子（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）、ランプ等の発光素子４と 発光素子４から放射された光を平行光に変換するためのコリメート用レンズ５が 内蔵されている。しかして、駆動回路６によって発光素子４を駆動すると、投光 部２からは平行光の投光ビームαが出射される。また、受光部３の前面にはスリ ット７が開口されており、内部にはスリット７から入射した光を受光して受光量 を検出するためのフォトダイオード（ＰＤ）やＰＤアレイ、電荷結合素子（ＣＣ Ｄ）等の受光素子８と、スリット７からの入射光を受光素子８の受光面に集光さ せるためのレンズ９が内蔵されており、受光素子８の出力は受光回路１０へ出力 され、受光回路１０からはアナログ電圧信号（受光電圧）が出力される。

【０００３】 しかして、投光部２から出射された投光ビームαは、受光部３のスリット７を 含む領域に照射される。この時、不透明もしくは半透明の物体１１が、投光部２ と受光部３との間を通過すると、投光部２から出射された投光ビームαの一部が 物体１１で遮蔽され、受光部３の受光量及び受光回路１０の受光電圧が変化する 。

【０００４】 図４に受光回路１０から出力される受光電圧と遮光量（物体の外形寸法）との 関係を示す。受光電圧は、物体１１の外形寸法が大きくなって遮光量が増大する と、図４の直線アのように直線的に減少してゆく。したがって、受光回路１０か ら受光電圧が出力されると、予めインプットされている受光電圧と遮光量の関係 アに基づき、物体の寸法を求めることができる。あるいは、比較回路部（図示せ ず）に予め設定された寸法判別結果（ＯＮ／ＯＦＦ出力）を出力させることがで きる。

【０００５】 上記のような構造の寸法測定装置１においては、その測定精度は、投光部２か ら出射される投光ビームαのコリメート性及び強度分布の均一性に大きく依存す る。すなわち、図４の受光電圧と遮光量との関係アは、理想的な関係を示してい るが、例えば図５〔図５は受光部に照射された投光ビームαの強度分布を表す図 であって、縦軸はスリットの長さ方向に沿った距離を示し、横軸は投光ビームα の照射強度を示している。〕に示すように、投光部２から出射される投光ビーム αの強度分布の均一性が悪い場合には、投光ビームαの中心が、検出領域（スリ ット）の中心及び受光素子８の光軸Ｃからずれると、受光回路１０から出力され る受光電圧と遮光量との関係は、図６に示すように、破線で表された理想的な関 係アから外れ、実線イのように変動する。さらに、投光ビームαのコリメート性 が悪い場合には、投光部２と受光部３との距離によって受光電圧と遮光量との関 係が変化する。したがって、寸法測定装置の寸法測定精度は、投光部２から照射 される投光ビームαのコリメート性及び強度分布の均一性に大きく依存し、投光 ビームαの高精度な調整管理が重要となる。

【０００６】 そこで従来にあっては、投光部２内の発光素子４とコリメート用レンズ５の距 離を調整するための機構として、図７に示すような構造を用いていた。すなわち 、角型ホルダー５１の貫通孔５２内に発光素子４を格納させ、投光部ケースの内 面にレール状をしたステージ５３を設けておき、角型ホルダー５１の下面に突設 されたガイド部５４をステージ５３の位置決め用溝５５内にスライド自在にはめ 込み、角型ホルダー５１を投光部ケースの背面開口から押し、ステージ５３に沿 って移動させることにより投光部ケースに固定されたコリメート用レンズ５と発 光素子４の距離を調整するようにしている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図７のような構造では、投光部ケースの背面開口から角型ホル ダーを押して発光素子をコリメート用レンズに接近させ、発光素子とコリメート 用レンズの距離を調整するだけであり、角型ホルダーを最適位置よりも押し込み 過ぎると元の方向へ引き戻すことが困難であり、操作性が悪いという欠点があっ た。

【０００８】 さらに、角型ホルダーとステージの部品製作においては、基準面からの寸法取 りになるため、コリメート用レンズと発光素子の光軸がずれ易かった。また、角 型ホルダーがステージから浮くことによってコリメート用レンズと発光素子の光 軸ずれも生じ易かった。このため、高精度のビーム調整が困難であった。

【０００９】 また、発光素子を角型ホルダーに取付け、発光素子を移動させるようにしてい たので、発光素子と駆動回路の間をリード線やフレキシブル基板で接続しなけれ ばならず、組立性が悪く、コストも高くついていた。

【００１０】 本考案は、叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とする ところは、光軸ずれを生じさせることなく、発光素子もしくはコリメート用レン ズを搭載したホルダーを前後両方向に位置調整することができる寸法測定装置を 提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案の寸法測定装置は、投光部から出射された投光ビームを物体に照射させ 、その物体で遮蔽されることにより変化する受光量を受光部で検出して当該物体 の寸法を測定する装置であって、投光部ケースの内寸法と等しい外寸法を有する ホルダーを投光部ケース内にスライド可能にはめ込み、発光素子及びコリメート 用レンズのうちいずれか一方をホルダーに固定し、発光素子及びコリメート用レ ンズのうち他方を投光部ケース内に固定し、ホルダーの外周面にホルダーを摺動 させて位置調整させるための溝を凹設すると共に投光部ケースに前記溝と対向さ せてホルダーの位置調整用の窓を開口して成ることを特徴としている。

【００１２】 また、発光素子を投光部ケース内に固定し、投光部ケースの内径と等しい外径 を有する円筒状ホルダーにコリメート用レンズを固定すれば、一層好ましい。

【００１３】

【作用】

本考案にあっては、投光部ケースの窓からホルダー外周面の溝に治具を差し込 み、治具でホルダーを押し動かすことによってホルダーを前後両方向に位置調整 することができ、発光素子とコリメート用レンズの間の距離を長くすることも短 くすることもでき、投光ビームのコリメート性等の調整を容易に行なえる。

【００１４】 また、ホルダーの外寸法と投光部ケースの内寸法とが等しいので、投光部ケー スの内面によってホルダーが位置決めされ、ホルダーを移動させても発光素子と コリメート用レンズの光軸ずれが生じにくい。

【００１５】 さらに、コリメート用レンズをホルダーに固定し、発光素子を投光部ケースに 固定すれば、可動部分を電気回路部分と切り離すことができ、また発光素子と駆 動回路の間や駆動回路と信号処理部との間をリード線やフレキシブル基板等の柔 軟な構造で接続する必要がないので、投光部の組立性が良好となり、寸法測定装 置をローコスト化できる。

【００１６】 また、ホルダーを円筒形状にすれば、ホルダー及び投光部ケースの加工精度な いし成形精度が高くなるので、投光ビームの調整を高精度で行え、ひいては高精 度の寸法測定が可能になる。

【００１７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付図に基づいて詳述する。 図１に寸法測定装置１の投光部２を示す。投光部ケース１２は丸型または角型 の外形を有し、投光部ケース１２内の前部には円柱状のホルダー収納空間１３が 形成されている。また、投光部ケース１２内の後部には、半導体レーザ素子や発 光ダイオード、ランプ等の発光素子４が固定されている。発光素子４は、投光部 ケース１２に固定されているので、発光素子４と駆動回路６の間や駆動回路と信 号処理回路との間にリード線やフレキシブル基板等が不要になり、投光部２の組 立性が良好となり、また投光部２の製造コストを安価にできる。

【００１８】 また、ホルダー収納空間１３内に納入されるホルダー１４は、図２に示すよう に円筒形をしており、外周面に沿って環状の溝１５が凹設され、内部にはコリメ ート用レンズ５が固定されている。このホルダー１４は、外径がホルダー収納空 間１３の内径と等しくなっており、ホルダー１４の外周面の中心とコリメート用 レンズ５の光軸が一致するようコリメート用レンズ５を位置決め保持している。

【００１９】 したがって、コリメート用レンズ５を固定したホルダー１４を投光部ケース１ ２のホルダー収納空間１３内にはめ込むと、コリメート用レンズ５の光軸が投光 部ケース１２内で位置決めされ、コリメート用レンズ５の光軸と発光素子４の光 軸が一致させられ、光軸ずれを防止できる。特に、ホルダー１４が円筒形をし、 ホルダー収納空間１３が円柱状をしているので、ホルダー１４やホルダー収納空 間１３の加工精度が高く、高精度でコリメート用レンズ５と発光素子４の光軸を 一致させることができる。

【００２０】 投光部ケース１２の外周面には、ホルダー収納空間１３に収納されたホルダー １４の溝１５と一致させて丸孔状の窓１６が開口されている。この窓１６の直径 は、溝１５の幅にホルダー１４の最大位置調整寸法を加えた寸法にしてある。し かして、ホルダー１４を移動させてコリメート用レンズ５と発光素子４の位置調 整を行う場合には、例えば図１に示すような遍心ドライバ１７を用いる。この遍 心トライバ１７は、投光部ケース１２の窓１６の直径とほぼ等しい直径を有する 円柱部１８の先に円柱部１８の中心から偏心させて軸部１９を突出させたもので あり、投光部２の外部から窓１６に円柱部１８をはめ込むと共に軸部１９を溝１ ５内に差し込み、遍心ドライバ１７を円柱部１８を中心として回すことにより、 軸部１９で溝１５を押し動かしてホルダー１４の位置を光軸方向に微調整するこ とができる。したがって、簡単な操作によりコリメート用レンズ５と発光素子４ の間隔を調整して所望の投光ビームαを得ることができる。また、ホルダー１４ にはコリメート用レンズ５が固定されていて電気回路部分とは分離されているの で、ホルダー１４の位置調整を一層スムーズに行える。

【００２１】 なお、上記実施例では、最も好ましいと思われる実施例について説明したが、 本考案は上記実施例に限られるものではない。例えば、図示しないが、コリメー ト用レンズを投光部ケース内に固定し、発光素子をホルダー内に搭載してもよい 。また、ホルダー形状も角筒状や楕円筒状等でも差し支えない。

【００２２】

【考案の効果】

本考案によれば、投光部ケースの窓からホルダー外周面の溝に治具を差し込ん でホルダーを前後両方向に動かすことができ、ホルダーを前後両方向に位置調整 することができ、投光ビームのコリメート調整等を容易にできる。さらに、投光 部ケースの内面によってホルダーを位置決めでき、ホルダーを移動させても発光 素子とコリメート用レンズの光軸ずれが生じにくいという利点がある。さらに、 投光部を小型化でき、ビーム調整に大掛かりな調整治具も必要としない。

【００２３】 また、コリメート用レンズをホルダーに固定し、発光素子を投光部ケースに固 定すれば、可動部を電気回路部と切り離すことができ、また発光素子と駆動回路 の間や駆動回路と信号処理部との間をリード線やフレキシブル基板等の柔軟な構 造で接続する必要がないので、投光部の組立性を良好にできると共に寸法測定装 置をローコスト化できる。さらに、ホルダーを円筒形状にすれば、ホルダー及び 投光部ケースの加工精度ないし成形精度が高くなるので、投光ビームの調整を高 精度で行え、ひいては高精度の寸法測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例における投光部の一部破断し
た側面図である。

【図２】同上の実施例のホルダーを示す斜視図である。

【図３】透過型寸法測定装置の概略構成図である。

【図４】受光回路から出力される受光電圧と遮光量との
関係を示す図である。

【図５】投光ビームの強度分布が不均一で受光素子の光
軸とずれている時の投光ビームの強度分布を説明する図
である。

【図６】図５のように投光ビームの強度分布が不均一で
受光素子の光軸からずれている時の受光電圧と遮光量と
の関係を示す図である。

【図７】発光素子の位置調整のための従来の構造を示す
分解斜視図である。

【符号の説明】

α 投光ビーム ２ 投光部 ３ 受光部 ４ 発光素子 ５ コリメート用レンズ １１ 物体 １２ 投光部ケース １４ ホルダー １５ 溝 １６ 窓

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光部から出射された投光ビームを物体
   に照射させ、その物体で遮蔽されることにより変化する
   受光量を受光部で検出して当該物体の寸法を測定する装
   置であって、投光部ケースの内寸法と等しい外寸法を有
   するホルダーを投光部ケース内にスライド可能にはめ込
   み、発光素子及びコリメート用レンズのうちいずれか一
   方をホルダーに固定し、発光素子及びコリメート用レン
   ズのうち他方を投光部ケース内に固定し、ホルダーの外
   周面にホルダーを摺動させて位置調整させるための溝を
   凹設すると共に投光部ケースに前記溝と対向させてホル
   ダーの位置調整用の窓を開口して成る寸法測定装置。
2. 【請求項２】 発光素子を投光部ケース内に固定し、投
   光部ケースの内径と等しい外径を有する円筒状のホルダ
   ーにコリメート用レンズを固定した請求項１に記載の寸
   法測定装置。