JPS62284324A - 光学レンズ用保護装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 本発明は光学レンズ用保護装置に関し、一層詳細には、
例えば、レーザ加工装置、あるいは撮像装置等の種々の
装置に使用される光学レンズに画像等の良好な撮像を阻
害する不要物が付着することを回避し、前記光学レンズ
を精度よく長期間に亘り効果的に活用することを可能に
した光学レンズ用保護装置に関する。

最近、工場内において、種々の装置に光学系が用いられ
ている。例えば、レーザ光を利用してワークの加工を行
うレーザ加工装置、ベルトコンベア上を搬送される製品
の品質検査を行う検査装置や、所謂、視覚機能を有する
ロボット装置等に組み込まれる撮像装置がその好例と謂
えよう。

前記レーザ加工装置は基本的にはレーザ光を集光レンズ
を介してワークの表面部に集光させ、前記ワークを溶融
温度以上に加熱して切断したり、あるいは成形加工等の
種々の加工を行う際に好適に利用されている。

この場合、前記レーザ加工装置にあって、集光レンズは
ワークに対し比較的近接して配設されている構成を採用
している。このため、レーザ加工時においてワークから
飛散する蒸発物や高熱溶融物が集光レンズに付着する場
合も稀ではない。この結果、前記集光レンズが破損した
り、その表面に曇りが生じてレーザ光の集光効率が著し
く低下するという不都合が惹起している。

そこで、従来から、集光レンズへの飛散物の付着を防止
するため、種々の装置が提案されている。例えば、集光
レンズとワークとの間にレーザ光透過性フィルムを連続
的に通過させ、前記ワークから飛散する溶融物をこのフ
ィルムに付着させ、一方、集光レンズへの溶融物の到達
を阻止するよう構成した装置が考えられている。

さらにまた、集光レンズ側からワークに指向して圧力気
体を噴射させることにより、前記集光レンズへの飛散物
の付着を阻止するよう構成した装置が提案されている。

このような現象からすれば、前記を最像装置において使
用される光学レンズにも前述したレーザ加工装置と同様
に不要物が付着する場合がある。例えば、ワークの加工
を行う加工用ロボット装置では、当該ワークに対する加
工位置を確認するために撮像装置が採用されているが、
ワークを加工する際に発生する切削屑等がこの撮像装置
を構成する光学レンズに付着し、前記を最像装置による
正確な画像確認が行われず、前記加工用ロボット装置の
駆動制御が困難なものとなってしまう。

そのため、前記撮像装置を構成する光学レンズに前述し
たような光透過性フィルムを用いたり、あるいは、圧力
流体を常時供給する構成を採用することが検討されたが
種々の問題を露呈するに至っている。すなわち、前者の
場合、フィルムを光学レンズとワークとの間で移動させ
るためにフィルム用搬送機構を設けなければならず、装
置全体が相当に大型化すると共に高価なものとなる欠点
が指摘される。しかも、定期的に前記フィルムを補充し
なければならず、作業が煩雑となると共に、描像作業を
効率的に行うことが不可能となる不都合が生ずる。

一方、後者の場合、光学レンズへの飛散物の付着を阻止
するためには、相当に高圧な圧力気体を常時ワーク側に
指向して噴出させなければならない。このため、前記圧
力気体の冷却作用によって集光レンズが曇ると共に、装
置内に結露が生じて正確な撮像が困難となり、さらに、
錆の発生の要因となってしまう。結局、前記集光レンズ
の集光効率が低下し、さらに、装置自体の保守管理が煩
わしいものとなる不都合が露呈する。

本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、光学レンズを含む光学系を包被するようにして
カバー部材を設けると共に、前記光学レンズと対象物と
の間にシャッター部材を介して開閉される開口部を形成
し、前記開口部が開成する際には比較的高圧な圧力空気
を射出して前記開口部からの不要物の侵入を阻止し、一
方、開口部を閉塞する際には比較的低圧な圧力空気を導
出して前記カバー部材内部への不要物の侵入を防止し且
つ結露の発生を回避することにより、前記光学レンズの
汚染あるいは曇り等を阻止し、長期間に亘り正確な画像
撮影を行うことを可能にした光学レンズ用保護装置を提
供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は光学レンズを包
被し前記光学レンズと対象物との間に開口部を形成する
カバー部材と、アクチュエータの作用下に前記開口部を
開閉するシャッター部材と、前記カバー部材の内部に臨
み前記開口部側に指向する一以上の管路と、前記シャッ
ター部材を介して開口部を開閉する際に前記管路から噴
射される気体の圧力を調整する気体圧力調整機構とを含
むことを特徴とする。

次に、本発明に係る光学レンズ用保護装置について好適
な実施例を挙げ、それを組み込む排気ガス測定機との関
連において添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

そこで、第１図において、参照符号１０は作業用床面を
示し、前記床面１０にはビット１２が形成されている。

前記ピット１２内には段部１４が設けられ、この段部１
４を構成し水平方向に延在する底面１６に排気ガス測定
機１８が装着される。

すなわち、前記測定機１８を構成する取付台２０が底面
１６にボルト等を介して固着され、前記取付台２０には
検査用自動車の車幅方向（Ｙ軸方向）に延在するレール
部材２２が固着される。前記レール部材２２には上下方
向に設けられて前記車幅方向に延在する一対の平行なレ
ール２４ａ、２４ｂと、前記レール２４ａ、２４ｂと平
行して延在するラック２６とが固着される。

そこで、レール部材２２に装置本体部２８が変位可能に
装着される。第１図および第２図に示すように、装置本
体部２８にはレール部材２２のレール２４ａ、２４ｂに
係合するガイド部材３０を設けると共に、このガイド部
材３０にはモータ３２が固着される。モータ３２から延
在する回転駆動軸３２ａにはピニオン３４が軸着されて
おり、前記ピニオン３４はラック２６に噛合している（
第１図参照）。

また、ガイド部材３０には鉛直方向（Ｘ軸方向）に延在
する一対のレール３６ａ、３６ｂを固着すると共に、前
記レール３５ａ、３６ｂ間には鉛直方向にＩ指向する螺
孔を形成した図示しない支持部材が設けられている。そ
して、前記レール３６ａ、３６ｂ並びに支持部材（図示
せず）を介して移動台３８がガイド部材３０に変位自在
に装着される。

第１図に示すように、移動台３８の下部には水平方向に
膨出する取付部３９が形成され、この取付部３９に鉛直
方向下方に指向してモータ４０が固着される。前記モー
タ４０から延在する回転駆動軸４０ａには第１の歯車４
２が軸支され、前記第１歯車４２は第２の歯車４４に噛
合する。この場合、第２歯車４４は鉛直方向に延在する
長尺なボールねじ４６の下端部に軸支されると共に、こ
のボールねじ４６はガイド部材３０に固着される図示し
ない支持部材の螺孔に嵌合している。

一方、移動台３８の上部には撮影部４８とプローブ挿入
部５０とが設けられている。

前記撮影部４８を構成するシリンダ５２が後述するエキ
シストパイプの軸線方向（Ｘ軸方向）に指向して移動台
３８に固着される（第３図参照）。

前記シリンダ５２から水平方向に延在するロッド５２ａ
には支持台５４の一端部が係着される。また、移動台３
８の上面部にはガイド部５６ａ、５６ｂが形成され、こ
のガイド部５６ａ、５６ｂに前記ロッド５２ａと平行し
てガイドロッド５８の端部が嵌合し、前記ガイドロッド
５８の端部が支持台５４に固着される（第２図参照）。

第４図に示すように、前記支持台５４の上部には撮像装
置、例えば、視覚センサ６０が固着され、この視覚セン
サ６０にはカメラ用レンズ６２が装着される。そして、
前記視覚センサ６０並びにレンズ６２を収納するように
して本発明に係る光学レンズ用保護装置６３が設けられ
る。

前記保護装置６３を構成するカバー部材６４が支持台５
４に配設され、前記カバー部材６４のレンズ６２が臨む
一端部側にはエキシストパイプ視認用開口部６６が形成
される。この場合、前記開口部６６は板状のシャッター
６８を介して開閉可能に構成される。すなわち、支持台
５４にシャッター開閉用シリンダ７０の一端部が係着さ
れ、前記シリンダ７０から鉛直方向上方に延在するロッ
ド７０ａには連結部材７２が固着される。一方、シャッ
ター６８の一端部に外方に膨出して突起部６８ａを形成
、し、カバー部材６４に係着される支持ピン７６を介し
て前記突起部６８ａを支承すると共に、この突起部６８
ａを連結部材７２に係合する。従って、シリンダ７０の
駆動作用下にロンドア０ａを進退動作させれば、シャ・
ツタ−６８は支持ピン７６を介して揺動して開口部６６
が開閉動作する。

また、カバー部材６４には清浄用エアー供給管路７８を
固着し、前記エアー供給管路７８は第１の管路８０ａと
第２の管路８Ｑｂとに分岐する。この場合、前記第１お
よび第２管路８Ｑａ、８０ｂの先端部はカバー部材６４
の内部に臨入してレンズ６２の光軸方向前方に指向して
いる。そ゛して、エアー供給管路７８の端部には可撓性
の管路８２が接続され、前記管路８２およびシリンダ７
０は気体圧力調整機構８３に接続される。

第５図ａおよびｂに示すように、前記気体圧力調整機構
８３を構成しエアー供給管路７８に所定の圧力空気を供
給するための空気供給源９０はフィルタ９２を介して切
換弁９４に連結される。前記切換弁９４の出力側から延
在する２本の管路９５ａ、９５ｂは管路８２に接続され
ると共に、前記管路９５ａの途上には可変絞り弁９６が
設けられている。

一方、シリンダ７０を駆動するための空気供給源９８は
切換弁１００に連結されており、前記切換弁１００の出
力側からは夫々管路１０２ａ、１０２ｂが延在している
。前記管路１０２ａは絞り弁と逆止弁とからなる流量制
御弁１０４を介してシリンダ７０の一側の室１０５ａに
連通ずる。管路１０２ｂは同様に流量制御弁１０６を介
して前記シリンダ７０の他側の室１０５ｂに連通ずると
共に、その途上において分岐する管路１０２ｃは切換弁
９４に連結される。

ところで、プローブ挿入部５０を構成するシリンダ１０
８が前述したシリンダ５２と平行して移動台３８に固着
される。第２図に示すように、前記シリンダ１０８から
延在するロッド１０８ａには連結板１１０の一端部が係
着され、前記連結板１１０の他端部にはプローブ用ガイ
ド１１２が支持される。

この場合、前記プローブ用ガイド１１２の下部に設けた
レール１１２ａは移動台３８の上部に固着される軸受１
１４ａ、　１１４ｂに載設されている。前記プローブ用
ガイド１１２の先端部にはプローブ保持部１１６が固着
され、このプローブ保持部１１６の先端側には前方に指
向して小径となるテーパ部１１８が形成される。そして
、テーバ部１１８の内部には測定用プローブ１２０が保
持される。測定用プローブ１２０の一端部には複数の孔
部１２２が形成されると共に、前記測定用プローブ１２
０の他端部には可撓性チューブ１２３が接続され、この
場合、前記可撓性チューブ１２３は図示しない吸引機構
に連結される。従って、排気ガス検査時に前記孔部１２
２から測定用プローブ１２０内に導入される排気ガスは
吸引機構（図示せず）の作用下に可撓性チューブ１２３
を通って図示しない排気ガス分析装置に吸引される。ま
た、測定用プローブ１２０とプローブ保持部１１６の間
に導入する排気ガスは前記プローブ保持部１１６に形成
されるパイプ１２４を介して外部に導出される。

本発明に係る光学レンズ用保護装置を組み込む排気ガス
測定機は基本的には以上のように構成されるものであり
、次にその作用並びに効果について説明する。

この場合、視覚センサ６０を駆動しない時にはシャッタ
ー６８で開口部６６を閉塞して排気ガスおよび塵埃等が
レンズ６２に付着することを阻止している。然しなから
、シャッター６８により開口部６６を閉塞していても、
微小な粉塵あるいは排気ガスがカバー部材６４内に侵入
する虞がある。

このため、当該光学レンズ用保護装置６３を駆動してエ
アー供給管路７８から分岐する夫々の管路８０ａ、８０
ｂから比較的低圧な空気を前記シャッター６８側に導出
し、カバー部材６４の内部へ排気ガス等が侵入すること
を阻止している。

すなわち、第５図ａに示すように、空気供給源９０から
供給される圧力空気はフィルタ９２を通過して除塵され
て後、切換弁９４に供給される。

さらに、前記圧力空気は管路９５ａから絞り弁９６を通
過して所定の圧力に減圧され、管路８２並びにエアー供
給管路７８を介して夫々の管路８０ａ、８０ｂからシャ
ッター６８に指向して噴出される。

結果的に、カバー部材６４の内部の空気圧力が大気圧よ
り高くなり、このカバー部材６４内に塵埃等が侵入する
ことがない。

そこで、作業用床面ｌＯに検査用自動車１４０がアイド
リング状態で位置決めされると、前記自動車１４０の車
種に応じて夫々のモータ３２．４０が駆動される。この
場合、モータ３２の駆動作用下に回転駆動軸３２ａに軸
支されるピニオン３４が回転すると、前記ピニオン３４
がラック２６に噛合するため前記モータ３２を固着する
ガイド部材３０は夫々のレール２４ａ、２４ｂに案内さ
れてレール部材２２上をＹ軸方向に変位する。一方、モ
ータ４０の駆動作用下に回転駆動軸４０ａが回転すると
、これに軸支される第１歯車４２が回転し、さらに前記
第１歯車４２に噛合する第２歯車４４を介してボールね
じ４６が回転する。前記ボールねじ４６はガイド部材３
０に固着される図示しない支持部材に嵌合しており、こ
のボールねじ４６が回転することにより移動台３日は自
動車１４０の高さ方向（Ｚ軸方向）に変位する。結局、
本体部２８は検査される自動車１４０の車種に対応して
所定の位置まで移動することになる。

次いで、シリンダ７０の駆動作用下にシャッター６８が
揺動して開口部６６が開成する。すなわち、第５図すに
示すように、切換弁１００が駆動されると空気供給源９
８からの圧力空気は管路１０２ｂに供給される。前記管
路１０２ｂに供給された圧力空気はその一部を流量制御
弁１０６により減圧されてシリンダ７０内の室１０５ｂ
に供給される。従って、ロッド７０ａは鉛直方向下方に
変位し、このロンドア０ａに連結部材７２を介して係合
するシャッター６８は支持ピン７６を支点として上方向
に揺動し、結局、開口部６６が開成するに至る（第２図
参照）。

さらにまた、管路１０２ｂから分岐する管路１０２ｃに
供給される圧力空気が切換弁９４を駆動し、この切換弁
９４は第５図すに示す状態に至る。このため、空気供給
源９０からフィルタ９２を介して切換弁９４に供給され
る圧力空気は管路９５ｂから直接エアー供給管路７８内
に導入され、夫々の管路８０ａ、８０ｂからレンズ６２
の軸線方向前方に噴射される。この場合、管路９５ｂに
は管路９５ａのような絞り弁を設けておらず、従って、
夫々の管路ａｏａ、ｓｏｂからは相当に高圧な空気が噴
出されるため、レンズ６２にはエキシストパイプ１４２
から外部に排出される排気ガスが吹き付けられることは
ない。結果的に、レンズ６２に排気ガスによる汚染や曇
りが生ずることがなく、後述する描像作業が良好に行わ
れて測定用プローブ１２０をエキシストパイプ１４２内
に確実に挿入することが出来る。

そこで、視覚センサ６０による盪影が開始される。この
場合、シリンダ５２が駆動されてロッド５２ａがエキシ
ストパイプ１４２に対して進退変位し、このロッド５２
ａに係着される支持台５４はガイドロッド５８に案内さ
れて同様に進退動作する。

そして、視覚センサ６０によりエキシストパイプ１４２
が視認されると、シリンダ５２の駆動が停止される。

次に、視覚センサ６０の視野中心とエキシストパイプ１
４２の中心との位置ずれを検知し、前記ずれが基準範囲
以上に大きければ、モータ３２．４０を駆動して前記視
覚センサ６０をエキシストパイプ１４２に対して位置調
整する。

このようにして、検査用自動車１４０のエキシストパイ
プ１４２に対し視覚センサ６０を位置決めして後、シャ
ッター６８を介して開口部６６を閉塞する。すなわち、
第５図ａに示すように、切換弁１００を駆動して空気供
給源９８からの圧力空気を管路１０２ａに供給すれば、
前記圧力空気は流量制御弁１０４を介してシリンダ７０
内の室１０５ａに供給され、ロンドア０ａは鉛直方向上
方に変位する。

このため、前記ロッド７０ａに連結部材７２を介して係
合するシャッター６８は支持ピン７６を中心にして下方
向に揺動し、開口部６６はこのシャッター６８により閉
塞される。また、この場合、切換弁９４は第５図ａに示
す状態となっており、空気供給源９０からの圧力空気は
管路９５ａから絞り弁９６を介して所定の圧力に減圧さ
れて後、夫々の管路８０ａ、８０ｂからシャッター６８
に指向して噴出される。

次に、視覚センサ６０が位置決めされた場所に測定用プ
ローブ１２０を移動させる。この場合、前述した作業と
同様にモータ３２並びに４′０を駆動することにより、
移動台３８をＹ軸方向並びにＺ軸方向に所定距離だけ移
動させ、前記視覚センサ６０が位置決めされていた位置
に測定用プローブ１２０が到達する際に夫々のモータ３
２．４０の駆動を停止する。

そこで、測定用プローブ１２０がエキシストパイプ１４
２内に挿入される。すなわち、シリンダ１０８を駆動し
てロッド１０８ａを矢印Ｘ１方向に変位させると、この
ロッド１０８ａに連結板１１０を介して一体的に係合す
るプローブ用ガイドレール１１２ａは軸受１１４ａ、　
１１４ｂに案内されて矢印Ｘ、力方向変位する。このた
め、前記プローブ用ガイド１１２に装着される測定用プ
ローブ１２０はエキシストパイプ１４２内に挿入される
。その際、測定用プローブ１２０を装着するプローブ保
持部１１６にはテーバ部１１８が形成されているため、
エキシストパイプ１４２に前記測定用プローブ１２０を
挿入して前記テーパ部１１Ｂで前記エキシストパイプ１
４２の出口側を閉塞することが出来る。

このようにして、測定用プローブ１２０をアイドリング
状態に維持される検査用自動車１４０のエキシストパイ
プ１４２内に挿入し、このエキシストパイプ１４２から
排出される排気ガスを吸引機構（図示せず）の駆動作用
下に前記測定用プローブ１２０の孔部１２２から図示し
ない分析計に送給し、前記排気ガス中のエミッションの
測定を行う。この場合、測定用プローブ１２０とプロー
ブ保持部１１６との間に排出される排気ガスはパイプ１
２４を介して外部に導出される。さらに、分析計（図示
せず）による排気ガスの分析が終了した後、測定用プロ
ーブ１２０をエキシストパイプ１４２から離脱させる。

すなわち、シリンダ１０８の駆動作用下にロッド１０８
ａを矢印Ｘ２方向に変位させると、前記ロッド１０８ａ
に連結板１１０を介して係合するプローブ用ガイド１１
２が測定用プローブ１２０と一体的に矢印Ｘ２方向に変
位する。そこで、測定用プローブ１２０がエキシストパ
イプ１４２から離間して図示しない近接スイッチをＯＮ
動作する位置においてシリンダ１０８の駆動を停止する
。

このようにして、エキシストパイプ１４２から測定用プ
ローブ１２０を離脱して後、モータ３２並びに４０が駆
動されて本体部２８は所定の原位１へと移動するに至る
。

検査終了後の自動車１４０は、例えば、次なる検査作業
位置へと搬送されると共に、作業用床面１０には新たな
検査用自動車１４０がアイドリング状態で位置決めされ
、前述した工程に従ってこの自動車１４０の排気ガス検
査が行われることになる。

以上のように、本発明によれば、光学レンズをカバー部
材で包被すると共に、前記カバー部材の内部に臨む圧力
気体噴出用管路を設け、カバー部材に形成される開口部
をシャッター部材を介して開閉する際に、前記管路から
夫々所定の圧力に調整された圧力気体を噴出して前記光
学レンズへの塵埃等の付着を阻止するよう構成している
。すなわち、開口部が開成している際には、相当に高圧
な圧力気体を噴射して前記開口部から不要物が侵入する
ことを回避して光学レンズに汚染や曇りを惹起すること
を阻止し、従って、前記光学レンズを組み込む光学系の
精度を良好に確保することが出来る。一方、開口部を閉
塞する際には、比較的低圧な圧力気体をカバー部材内部
に導入して前記カバー部材内部の空気圧力を大気圧より
高くして不要物の侵入を阻止すると共に、光学レンズの
曇りや装置内部の錆等の発生を回避することが可能とな
る。

結局、光学レンズを常に良好な状態に維持して前記光学
レンズを組み込む洸学系により種々の異なる作業を長期
に亘り好適に行うことが出来るという利点が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学レンズ用保ｆｒＬ装置を組み
込む排気ガス測定機と検査用自動車との概略説明図、 第２図は当該排気ガス測定機の一部省略斜視図、 第３図は当該排気ガス測定機の正面図、第４図は当該排
気ガス測定機の一部断面平面図、 第５図ａおよびｂは本発明に係る保護装置を構成する気
体圧力調整機構の配管図である。 １８・・・測定機　　　　　　２２・・・レール部材２
８・・・装置本体部　　　　３８・・・移動台４８・・
・撮影部　　　　　　５０・・・プローブ挿入部５４・
・・支持台　　　　　　６０・・・視覚センサ６３・・
・保護装置　　　　　６８・・・シャフタ−７８・・・
エアー供給管路　　８３・・・気体圧力調整機構１１２
・・・プローブ用ガイド １２０・・・測定用プローブ　１４０・・・自動車１４
２・・・エキゾストパイブ 手続補正Ｗ（自発） 昭和６１年８月　８８ １、事件の表示　　昭和６１年特許願第１２７４６２号
２）発明の名称　　光学レンズ用保護装置３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　発 ６、補正の対象　　（１）図面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学レンズを包被し前記光学レンズと対象物との
   間に開口部を形成するカバー部材と、アクチュエータの
   作用下に前記開口部を開閉するシャッター部材と、前記
   カバー部材の内部に臨み前記開口部側に指向する一以上
   の管路と、前記シャッター部材を介して開口部を開閉す
   る際に前記管路から噴射される気体の圧力を調整する気
   体圧力調整機構とを含むことを特徴とする光学レンズ用
   保護装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において気体圧
   力調整機構は実質的には切換弁を含み、アクチュエータ
   の作用下にシャッター部材を介して開口部を開成する際
   に圧力気体を前記切換弁を介して第１の流路に供給し、
   前記圧力気体を直接管路から噴射して前記開口部からの
   不要物の侵入を阻止し、一方、前記アクチュエータの作
   用下にシャッター部材を介して開口部を閉塞する際に前
   記切換弁の作用下に圧力気体を絞り弁を介装する第２の
   流路を通過させて減圧し、前記減圧された圧力気体を前
   記管路から噴射してカバー部材内への不要部の侵入を回
   避すると共に前記カバー部材内での結露の発生を阻止す
   るよう構成してなる光学レンズ用保護装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載の装置において、アク
   チュエータはエアーシリンダからなり、前記エアーシリ
   ンダによって開口部の開閉動作と切換弁による第１およ
   び第２流路の切換動作とを連動して行うことからなる光
   学レンズ用保護装置。