JPS62182686A - 光学センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学センサ、とくに小さな部品や板厚の薄い部
品などの存在を検出するに適した光学センサ関するもの
である。

（従来の技術） 光学センサは物体の存在を非接触のままで検出する手段
として従来上り種々の分野で利用されている。

とりわけ、光学センサは適当な光学系を組み合わせ視野
内の像を拡大したり縮小することにより離れたところに
ある小さな物体でも精度の高い検出が可能となる。

しかしながら、光学系を内蔵した光学センサにおいては
高精度の検出を達成するためには投光器と受光器の光学
系の光軸を一致させるとともに各光学系の焦、α調整を
正確に行わなければならず、そのため投光器及び受光器
の取り付は位置や取り付は姿勢の調整並びに焦点調整に
煩Ｉｆｌで高度な作業が要求される。

（発明の目的） 本発明は上述した問題、αに鑑み、投光器と受光器の光
軸を一致させる作業及び焦点調整が非常に容易であり、
かつ構造らきわめて簡単、小型の光学センサを提供する
ことを目的とする。

（発明の構成） 上記目的に沿う本発明の構成は前端にコンデンサレンズ
を取り付けた第１の鏡筒と可視光を発する発光素子を備
え前記第１の鏡筒の後端に摺動自在に嵌合させた発光素
子ホルダーからなる投光器と、前端に結像レンズを取り
付けた第２の鏡筒と中心部に受光素子を挿入するための
孔を形成した焦点板が後端に固着されるとともに前記第
２の鏡筒の後端に摺動自在に嵌合させた焦点板ホルダー
と、受光素子を備え前記焦点板ホルダーに嵌脱自在に装
着できる受光素子ホルダーからなる受光器を有すること
を要舌とする。

（作用） 本発明によれば、コンデンサレンズおよび結像レンズを
組み込むことにより離れたところにある微少な物体の測
定を可能にするとともに受光器側に焦点板を設けたので
、物体からの反射光を焦点板上で目視しながら投光器と
受光器の光軸を一致させることができるので光軸のｉｌ
整作業が容易となる。さらに焦点板の中心部に孔を形成
しここに受光素子を設置できるようにしたので受光素子
を取り外して焦点板上で合焦状態を確認し、しかる後に
受光素子を取り着ければ、反射光を正確に受光素子上に
に合焦せしめることができる６（実施例） 以下に本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

第１図は本発明に基づく光学センサを構成する受光器の
実施例を示す切断断面図である。

第１図において、受光器１は第１の鏡筒２、焦点板ホル
ダー３及び受光素子ホルダー４から成る。

鏡筒２の前端にはレンズ押さえ５により結像レンズ６が
嵌着してあり、後端には焦、α板ホルダー３が摺動自在
に嵌合しである。また焦点板ホルダー３の後端には半透
明の均一な物質からなる焦点板７が固着しである。該焦
点板７は３図に詳細に示すように、中心部に孔８が穿設
しである１次に受光素子ホルダー４には前端の中心にシ
リコンホトダイオードやホトトランジスタからなる受光
素子９を固着するとともに受光素子で検出した信号を増
幅するための回路素子１０及びモニター用の発光素子１
１を一体に組み込み、エポキシ樹脂１２で固定しである
。この受光素子ホルダー４は前記焦点板ホルダー３に嵌
脱自在に装着できる。また両者の嵌合時には受光素子９
はちょうど焦点板に穿設した孔８に嵌入するように受光
素子ホルダーの中心に配設しである。尚、１３．１４は
それぞれ鏡筒２と焦点板ホルダー３及び焦点板ホルダー
３と受光素子ホルダー４とを固定するためのビスであり
、１５は電源コードである。

第２図は本発明に基づく光学センサに使う投光器の切断
断面図を示す。

第２図において、投光器２０は第２の鏡筒２１と発光素
子ホルダー２２で構成する。鏡筒２１の前端にはレンズ
押さえ２３によりコンデンサレンズ２４が固定してあり
、後端には発光素子ホルダー２２が摺動自在に嵌合しで
ある。この発光素子ホルダー２２には可視光を発生する
発光ダイオード２５が取り付けである０発光ダイオード
から発する可視光には赤色光を採泪すると識別が容易に
なり好都合である。また発光素子ホルダーの前面には第
４図に示すように小孔２６を穿設した絞り板２７が固着
しである。尚、２８は発光ダイオード２５をホルダー内
で固定するためのエポキシ樹脂Ｉ脂であり、２つは発光
素子ホルダー２２を鏡筒２１内で適宜位置まで摺動させ
た後、その位置に固定するためのビス、３０は電源コー
ドである。

次にｍ４図ないし第９図に従って本実施例の作動を説明
する。

ｆ５５図には一例として、スポット溶接を竹う際に重ね
合わせるべき母材の一方が存在するか否かを検出するの
に適泪する場合を示す。１まず検出すべき母材３１を所
定の位置に設定し、投光器２０の発光素子２５を点灯し
、発生する可視光が母材３１を照射するように母材を見
ながら投光器２０を適宜位置に設置する。投光器２０と
母材３１の距離は可視光が母材３１に充分到達する範囲
内ならば必要に応じ遠近いずれにも調節できる。次に発
光素子ホルダー２２を鏡筒２１内を摺動させてコンデン
サレンズ２４の焦点調節を行い、可視光を母材３０の表
面の一点に集光する。

とくに本実施例では絞り２７を採用し、発光ダイオード
２５の発光表面積を小孔２６により制限しているので、
発光ダイオードは、α光源として作用する。従って正し
く焦点ｉ１！！整をすれば照射した光束は母材３１上に
微少な点を形成する。焦、へ調節後はビス２９で鏡筒２
１と発光素子ホルダー２２を一体に固定しておく。

次に受光器１の受光素子ホルダー４を外して焦点板７を
目視しながら母材３１で反射した可視光が受光器１に入
ｊｔする概ねの位ｍを決定する。この位置では受光器１
に反射光４０が入射するものの結像レンズ６の光軸とコ
ンデンサレンズの光軸がまだずれているので第６図に示
すように焦点板７の中心から外れた位置に光像４０が形
成される。

そこで焦点板７を見ながら受光器１の位置、姿勢を微ｉ
！ｌ整し、第７図に示すように、光像４０を焦点板７の
中心すなわち孔８のところにもってくる。

コレマでの′Ｉ４整作業でコンデンサレンズ２４の光軸
と結像レンズ６の光軸が一致する６次に、焦、α板７を
見ながら焦点板ホルダー３を鏡筒２内を前後に摺動させ
て結像レンｒ６の１に、克調節を行い焦点板上に焦点を
合わせる。

以上の調整作業により第８図に示すように、コンデンサ
レンズ２４と結像レンズ５の光軸が一致し、かつ反射光
が結像レンズにより正しく焦、α板上に焦点を結んだ状
態になる。そこで、受光素子ホルダー４を焦点板ホルダ
ー３に嵌着しビス１４で固定する。このとき受光素子に
反射光が入射するのでモニター用発光素子が点灯して光
軸が一致していることを確認できる。

第９図に投光器及び受光器の取り付は位置、取り付は姿
勢の＠１！４！Ｉを終え焦魚板ホルダー３に受光素子ホ
ルダー４を被せて固定したた状態を示す。

この状態で所定の位置に母材３ｏが存在する場合には投
光器２０がら出た可視光は母材３ｏの表面の一点に集光
し、ここで反射して焦点板７の中心に設置された受光素
子９に正確に入射する。これに対し何等かの原因では材
３１が所定の位置にない場合には可視光は母材３−２で
反射されるので反射光４０１．を第１０図に示すように
受光素子９には入射しない。その際母材３１が板厚のご
く薄いものであり、光路の変位が僅がであっても焦点調
整が正確にしであるので母材３１が存在しないことを高
精度に検出でさる。受光素子９に反射光４゜が入射しな
いと受光素子９の出力が変化する。そこでこの出力変化
に応じて溶接装置の作動停止など各種＄制御を行う、と
くにアーク溶接やガス溶接などにおいては溶接中にスパ
ッタが飛ｌ攻するのでセンサを溶接位置に接近して設置
した場合、このスパッタがセンサ１こ付着しセンサが正
しく８！能しなくなるおそれがあるが、本実施例ではセ
ンサを溶接位置から光分離して設置できるのでセンサは
つねに確実に機能する。

（発明の効果） 本発明によれば、コンデンサレンズによす可視光を検出
物体に集光し、ここで反射した反射光を結像レンズによ
り受光素子上に結像するものであるため検出物体と光学
センサとの距離が離れていても、あるいは検出物体が小
さな部品であってらこれに測定用の可視光を照射でき、
精度の高い検出が可能である。しかも焦魚板を受光器内
に設け、この焦点板の中心部に孔を穿設しここに受光素
子を設置できるよう構成したので光軸合わせと焦点調整
が焦点板を目視しながらできるので極めて容易かつ正確
となり、光学センサの取り付は作業が簡便、迅速に行え
る。

また本発明の光学センサは投光器と受光器を別個にして
いるので、簡易な構成となり安価に９１？Ｌできる。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく光学センサを構成する受光器の
実施例を示す切断断面図、第２図は同じく投光器の実施
例を示す切断断面図、第３図は第１図Ａ　−Ａ　＃ｉ切
断断面図、第４図は第２図Ｂ−Ｂ線切断断面図、第５図
は光学センサの取り付け、調整手順を示すための現明図
、第６図ないし第８図は光学センサの取り付け、調整作
業時における焦魚板の拡大図、ｆ５８図は本発明の光学
センサの使用状態を示す会体構成図、第９図は使用時の
焦点板の拡大図である。 １・・・受光器　２・・・第１の鏡筒　３・・・焦点板
ホルダー　４・・・受光素子ホルダー６・・・結像レン
ズ７・・・焦、克板　　８・・・孔　９・・・受光素子
　２０・・・投光器　２１・・・＠２の鏡筒　２２・・
・発光素子ホルダー２４・・・　コンデンサレンズ　２
５・・・発光素子 出願人　　ナゴヤウエル　株式会社 手続補正占（方式）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 前端にコンデンサレンズを取り付けた第１の鏡筒と可視
   光を発する発光素子を備え前記第１の鏡筒の後端に摺動
   自在に嵌合させた発光素子ホルダーからなる投光器と、 前端に結像レンズを取り付けた第２の鏡筒と中心部に受
   光素子を挿入するための孔を形成した焦点板が後端に固
   着されるとともに前記第２の鏡筒の後端に摺動自在に嵌
   合させた焦点板ホルダーと、受光素子を備え前記焦点板
   ホルダーに嵌脱自在に装着できる受光素子ホルダーから
   なる受光器を有することを特徴とする光学センサー。