JP2003256973A - ロータリー信号伝送器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】既成の装置の回転体にその装置の設置後であっ
ても容易に取り付けることのできるロータリー信号伝送
器を提供する。 【解決手段】そのロータリー信号伝送器は、回転部とそ
の回転部から所定の距離を隔てて配置された静止部とを
備え、回転部が測定対象の回転体に固定されていて、回
転部が前記回転体とともに回転する際に回転部と静止部
との間で信号及び電力の送受信を行い、回転部が複数の
回転構成要素からなり、回転構成要素のそれぞれが静止
部に対し送信することができ、さらに、いずれかの隣り
合う回転構成要素の間で回転部を分離することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、圧延ロール、列
車・車両等の車輪等の回転体の温度、圧力、歪み等を計
測するためのロータリー信号伝送器に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延ロール、列車・車両の車輪、船舶の
プロペラシャフト、印刷機又はジェットエンジン等の回
転体の温度、圧力又は歪みを測定するために、回転体に
取り付けられた測定装置が用いられている。その測定装
置は回転部とその周囲に又はそれに隣接して配置された
静止部とから構成されている。回転部は回転体に固定さ
れていて、測定対象に固定されたセンサから得た回転体
の温度、圧力又は歪み等に相当する信号を静止部に伝送
する。

【０００３】特開平１１‐１０２４９４号公報は、ポリ
エチレンをＰＥＴにラミネートするラミネート加工機の
冷却用ロールの温度を計測するためのロータリージョイ
ントを開示する。それは回転部の第２ハウジングと静止
部の第１ハウジングとを備える。第２ハウジングはメカ
ロックを介して冷却用ロールの回転軸の延長された端部
に固定されており、第1ハウジングは第２ハウジングを
覆うようにその周囲に形成されている。第２ハウジング
には回転軸の周囲に位置するようにリング状に形成され
たプリント基板が多層に積層された第１アンテナ部材が
設けられている。第１ハウジングには、第１アンテナ部
材の周囲に所定の極めて狭い間隔で対向するように第２
アンテナ部材が設けられている。このような構成によっ
て、回転軸に設けられた測定部からの信号が、第１アン
テナ部から送信されて第２アンテナ部で受信される。そ
の信号から例えばロールの表面温度を得ることができ
る。

【０００４】このようなロータリージョイントを用いる
場合には、そのロータリージョイントを取り付けるため
に予め余分に延出された回転軸を使用する必要がある。
また、第１アンテナ部材と第２アンテナ部材との相対的
位置関係が固定されているため、ロータリージョイント
の形状を任意に変形することはできない。

【０００５】また、２つの車輪を結ぶ回転軸や船舶のエ
ンジンとスクリューとを結合するシャフトのように、端
部が存在しない場合には、ロータリージョイントのよう
な構成の装置を取り付けることはできない。一方、２つ
の車輪間の回転軸やプロペラシャフトを持つ回転体の場
合には、それらの回転軸やプロペラシャフトを貫通する
ドーナツ形状のアンテナ部を２つ備える信号伝送装置が
用いられている。それらのドーナツ形状の２アンテナ部
は一方が回転軸又はプロペラシャフトに固定されてお
り、他方がそれに非常に狭い間隔で接近して配置されて
いて、それらのアンテナ部の間で電力や信号の送受信が
行われている。これらのアンテナ部はドーナツ形状であ
るため、車輪が取り付けられた車軸等のように既存の装
置には追加して取り付けることはできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、既成の装
置の回転体にその装置の設置後であっても容易に取り付
けることのできるロータリー信号伝送器を提供すること
を目的とする。

【０００７】また、本願発明は、回転体が使用されてい
る環境の影響を受けにくいロータリー信号伝送器を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明は上記の課題を
達成することを目的とするもので、回転部とこの回転部
から所定の距離を隔てて配置された静止部とを備え、回
転部が測定対象の回転体に固定されていて、回転部が回
転体とともに回転する際に回転部と静止部との間で信号
及び電力の送受信を行うロータリー信号伝送器を提供す
る。そのロータリー信号伝送器は、回転部が複数の回転
構成要素からなり、回転構成要素のそれぞれが静止部に
対し送信することができ、いずれかの隣り合う回転構成
要素の間で回転部を分離することができる。

【０００９】回転構成要素の各々を磁性体及びそれに巻
回されたコイルから構成することができる。

【００１０】また、回転構成要素の各々をＬＥＤ素子及
び光検出素子から構成してもよい。

【００１１】回転部を２つに分離できるように構成する
ことができる。その２つに分離した回転部の２つの端部
を蝶番で接続して他方の２つの端部の位置を相対的にず
らすことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本願発明の一実施例に係
る装置の概略構成を示す。その装置は回転部１０と静止
部２０とからなる。回転部１０は回転体Ｒに固定されて
いてその回転体Ｒとともに回転する。静止部２０は、例
えば、静止側コイルＡ及びＢからなり、回転部１０と一
定の間隔をおいて配置されている。

【００１３】図２に示すように、回転部１０を二つの半
円形状部１０ａ，１０ｂに分割する。この場合、一方の
端部同士１０_ａ１，１０_ｂ１が接する位置に蝶番を設け
て他方の端部同士１０_ａ２，１０_ｂ２を開閉できるよう
にすることができる。また、両方の端部同士をネジ止め
するようにしてもよい。一方の端部同士に蝶番を用いた
場合には、他方の２つの端部の位置が相対的にずれるよ
うに、それらの内の一方又は両方の端部の位置を動かす
ことで回転部１０に開口を形成することができる。ま
た、両方の端部同士をネジ止めした場合には、一方の端
部同士を固定しているネジを緩めるとともに、他方の端
部同士を固定しているネジを外して一方の端部の位置を
ずらすと回転部１０に開口を形成することができる。こ
れらの場合には、既存の設備の回転体の両端部に、例え
ば、車輪やスクリュー及びエンジン等が取り付けられて
いても、それらを取り外す必要もなく、回転部をその回
転体の周囲に固定することができる。当然であるが、回
転体を備える装置を新たに設ける場合であっても容易に
回転体の周囲に回転部を固定することができる。

【００１４】回転部１０は複数のコイル群から構成され
る。図３には、回転部１０（図１）の１つの回転コイル
部１１とそれに対向する１つの静止部２０（図１）の静
止コイル部２１との関係を説明するための概略を示す。
回転コイル部１１は略「コ」の字形状の磁性体１１ａと
その中間部に巻かれたコイル１１ｂとからなる。コイル
１１ｂは簡略化のために１巻きのコイルとして示してい
るが、後述のような信号の送信及び電力の受け取りの必
要に応じて必要な数だけコイルが巻かれる。静止コイル
部２１は回転コイル部１１と概略同一の構造を持つ。つ
まり、静止コイル部２１も略「コ」の字形状の磁性体２
１ａとその中間部に巻かれたコイル２１ｂとからなる。
同様に、コイル２１ｂも簡略化のために１巻きのコイル
として示されているが、このコイルも、後述のような信
号の送信及び電力の受け取りの必要に応じて必要な数だ
けコイルが巻かれる。

【００１５】図４は、複数の回転コイル部１１を水平面
内で隣り合うように並列させて円形状に配置した構成例
を示す。ここでは、図面の明りょう化のためにコイル１
１ａは図示していない。この場合、「コ」の字形状の磁
性体１１ａの開放部分は図４において上を向くように配
置されている。静止コイル部２１の磁性体２１ａをコイ
ル１１ａによって構成された円形の円周の上方に位置さ
せ、その開放部分が磁性体１１ａの開放部分に対向する
ように図４において下向きに配置されている。これによ
り、磁性体１１ａ及び磁性体２１ａの開放部分が、図４
において上下方向で向き合い、磁性体１１ａが回転して
移動した際には、各磁性体１１ａの２つの端部が磁性体
２１ａの２つの端部と上下方向の位置ですれ違うように
なる。これらの上下方向は図４内でのことであり、複数
の回転コイル部１１を鉛直面内で円形状に配置した場合
には、静止コイル部２１の磁性体２１ａは円周の外側の
鉛直面内の任意の位置に配置されることになる。

【００１６】図５は、複数の回転コイル部１１の磁性体
１１ａの他の配置例を示す。この図に示す構成でも、図
４と同様に、複数の回転コイル部１１の磁性体１１ａを
この図面内において水平面内で隣り合うように並列させ
て円形状に配置しているが、図４とは異なり、「コ」の
字形状の磁性体１１ａの開放部分は、図５において右方
向、つまり円形の半径方向外側を向くように配置されて
いる。静止コイル部２１の磁性体２１ａは、円形の半径
方向外側に配置されていて、その開放部分は、磁性体１
１ａの開放部分に対向するように、円形の中心方向に向
かうように配置されている。これにより、磁性体１１ａ
が回転して移動した際に、各磁性体１１ａの２つの端部
が磁性体２１ａの２つの端部とそれぞれ対向してすれ違
うようになる。この図においても、上下方向は図５内で
のことであり、複数の回転コイル部１１を鉛直面内に円
形状に配置した場合には、静止コイル部２１の磁性体２
１ａは円形と同一垂直面内の円周の外側の位置に置かれ
ることになる。

【００１７】図４及び図５では、静止コイル部２１を１
つ配置した例を示したが、信号の検出精度を高めたりす
る等のために、２、３個等の複数個を並列に配置しても
よく、また、回転コイル部１１によって形成された円形
の周囲の全体に沿って配置しても良い。

【００１８】ここで、再度図３を参照して、本願発明に
係るロータリー信号伝送器への電力の供給及び測定信号
の出力のための回路構成について説明する。図３に示す
ように、コイル１１ｂは電力整流回路３０とアンプ及び
送信回路３１とに接続されている。アンプ及び送信回路
３１はセンサ３２に接続されている。コイル２１ｂは発
信駆動回路４０と受信復調回路４１とに接続されてい
る。発信駆動回路４０には外部の電源が接続され、受信
復調回路４１からはセンサ出力信号が出力される。

【００１９】外部電源から供給された電力は発信駆動回
路４０に供給され、さらに、磁力線によって静止コイル
部２１から回転コイル部１１を経由して電力整流回路３
０に供給される。その電力はさらにセンサ３２に供給さ
れる。センサ３２で検出された温度等に相当する信号は
アンプ及び送信回路３１に送られてそこで周波数変調さ
れる。その変調信号は回転コイル部１１から静止コイル
部２１に送信される。静止コイル部２１で受信された信
号は受信復調回路４１で復調されて外部に出力される。
この場合、電力における周波数と検出信号の周波数とを
異ならせることによって双方を識別するようにする。

【００２０】複数個の回転コイル部１１のそれぞれに供
給される測定信号は同期がとられるため、どの回転コイ
ル部１１と静止コイル部２１とが対向しても連続して信
号を回転コイル部１１から静止コイル部２１に伝達する
ことができる。ここで、静止コイル部２１が隣り合う２
つの回転コイル部１１の双方との間で信号の授受を行う
場合を説明する。図６は回転コイル部１１と静止コイル
部２１との開放部分が向き合った状態を側面から見た図
である。その図において２つの回転コイル部１１の磁性
体１１ａは一緒に例えば図において上方に移動する。図
６に示すように、静止コイル部２１の磁性体２１ａの端
部の幅Lに対し、図中上方にある回転コイル部１１の磁
性体１１ａの端部の内の幅ｒ１が対向し、また、図中下
方にある回転コイル部１１の磁性体１１ａの端部の内の
幅ｒ２が対向する。この場合、それぞれの対向する端部
の面積の比率がコイル部間で鎖交する磁力線密度に比例
するため、回転コイル部１１の隣り合う磁性体１１ａの
間で磁力線の分担を適正に行うことができることにな
る。また、磁力線は磁性体に引き寄せられる性質があ
り、伝達効率は対向する端部の面積から考えるより大き
くなる。この結果、静止コイル部２１の磁性体２１ａが
回転コイル部１１のどの磁性体１１ａと対向していても
信号は十分に静止コイル部２１に伝達されることにな
る。

【００２１】回転体が静止している場合には、対向する
位置の磁性体のコイル間で信号の送受信が行われる。

【００２２】また、静止コイル部２１からは回転コイル
部１１側に電力のみならず所定の情報を送ることもでき
る。

【００２３】上記実施例では、回転部１０及び静止部２
０に回転コイル部１１及び静止コイル部２１を用いる例
を示した。しかし、回転コイル部１１及び静止コイル部
２１に加えて、ＬＥＤ及び受光素子を付加することがで
きる。この場合には、回転部と静止部との間での電力の
供給はコイルで行い、信号の送受信は光で行う。また、
ＬＥＤの代わりに赤外線発光素子を用いてもよい。この
場合には、広角度放射を行うことができるので、回転部
と静止部との間隔をより広く取ることができるようにな
る。

【００２４】ＬＥＤ及び赤外線発光素子とそれらに対応
する受光素子とは、それぞれ、回転コイル１１の「コ」
の字形状の磁性体１１ａの凹部及び静止コイル部２１の
磁性体２１ａの凹部に設けることができ、または、それ
らの磁性体１１ａ及び２１ａの側面に取り付けることも
できる。さらに、ＬＥＤ及び赤外線発光素子とそれらに
対応する受光素子とは、回転部の回転方向に並列になら
べることができる。この場合には、回転部が回転して静
止部が１つの回転部を通過する際に、静止部に設けられ
た受光素子が連続して複数のＬＥＤ等を通過することが
できるようになるので、確実に信号の送受信が行えるよ
うになる。

【００２５】上記の実施例における回転部１０と静止部
２０との組合せを１系統とすると、それを２系統用い
て、それらを電力送受信系と信号送受信系とに分けるよ
うに構成することができる。さらに、３系統のコイル群
から構成することもできる。

【００２６】次に、図７及び図８に基づいて、往復運動
体の温度等を測定するための信号伝送器を説明する。図
７に示すように、その信号伝送器は往復運動部７０と静
止部７１とからなる。往復運動部７０は、基本的に、図
１乃至６までに説明した回転体用の装置に用いられてい
る回転部１０と同一の構成を持つ。つまり、磁性体とコ
イルとからなる。その往復運動部７０の近くに静止部７
１が配置される。この場合、往復運動部７０及び静止部
７１のそれぞれの磁性体は、図７に示すように、開放部
が対向する。この実施例では、往復運動部７０が矢印に
沿った動きを行う。

【００２７】図８はその往復運動部７０を大きなピスト
ンＰの側面に取り付けた実施例を示す。往復運動部７０
は簡略化して示してあるが、静止部の開放部に往復運動
部７０の開放部が対向するように配置される。ピストン
Ｐは図８において上下方向に移動する。その際に、往復
運動部７０と静止部７１との間で電力及び信号の送受信
が行われる。

【００２８】

【発明の効果】本願発明に係るロータリー信号伝送器に
よると、圧延ロール、列車・自動車の車輪、船舶のプロ
ペラシャフト、印刷機、ジェットエンジン等の回転体の
温度、圧力、歪み等を正確に測定できるとともに、回転
体に信号を供給することもできる。また、既成の装置・
プラントに容易に取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本願発明に係るロータリー信号伝送器の
概略構成図である。

【図２】図２は図１に示す本願発明に係るロータリー信
号伝送器の回転部の分解斜視図である。

【図３】図３は本願発明に係るロータリー信号伝送器の
１つの回転コイル部と静止コイル部との関係を説明する
ための概略図である。

【図４】図４は本願発明に係るロータリー信号伝送器の
回転コイル部と静止コイル部との配置の一実施例を示す
概略図である。

【図５】図５は本願発明に係るロータリー信号伝送器の
回転コイル部と静止コイル部との配置の他の実施例を示
す概略図である。

【図６】図６は本願発明に係るロータリー信号伝送器の
回転コイル部の磁性体１１ａと静止コイル部の磁性体２
１ａとの間での信号の送受信の関係を説明するための側
面図である。

【図７】図７は、本願発明に係る往復運動をする往復運
動体のための信号伝送器に用いられる往復運動部および
静止部の関係を説明するための斜視図である。

【図８】図８は、本願発明に係る往復運動をする往復運
動体のための信号伝送器に用いられる往復運動部をピス
トンに設けた場合の例を説明するための斜視図である。

【符号の説明】 １０ 回転部 ２０ 静止部 １０ａ、１０ｂ 半円形状部 １１ 回転コイル部 ２１ 静止コイル部 １１ａ，２１ａ 磁性体 １１ａ，２１ｂ コイル部 ７０ 往復運動部 ７１ 静止部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転部と該回転部から所定の距離を隔て
   て配置された静止部とを備え、前記回転部が測定対象の
   回転体に固定されていて、前記回転部が前記回転体とと
   もに回転する際に前記回転部と前記静止部との間で信号
   及び電力の送受信を行う信号伝送器であって、 前記回転部が複数の回転構成要素からなり、回転構成要
   素のそれぞれが前記静止部に対し送信することができ、
   いずれかの隣り合う回転構成要素の間で前記回転部を分
   離することができるロータリー信号伝送器。
2. 【請求項２】 請求項１のロータリー信号伝送器におい
   て、前記回転構成要素の各々が磁性体及びそれに巻回さ
   れたコイルからなるロータリー信号伝送器。
3. 【請求項３】 請求項１のロータリー信号伝送器におい
   て、前記回転構成要素の各々がＬＥＤ素子及び光検出素
   子からなるロータリー信号伝送器。
4. 【請求項４】 請求項１のロータリー信号伝送器におい
   て、前記回転部が２つに分離できるロータリー信号伝送
   器。
5. 【請求項５】 請求項４のロータリー信号伝送器におい
   て、前記２つに分離した回転部の２つの端部を蝶番で接
   続して他方の２つの端部の位置を相対的にずらすことが
   できるロータリー信号伝送器。