JP2003518271A - 多チャンネル光ファイバロータリージョイント - Google Patents

多チャンネル光ファイバロータリージョイント

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JP2003518271A JP2001547580A JP2001547580A JP2003518271A JP 2003518271 A JP2003518271 A JP 2003518271A JP 2001547580 A JP2001547580 A JP 2001547580A JP 2001547580 A JP2001547580 A JP 2001547580A JP 2003518271 A JP2003518271 A JP 2003518271A
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Abstract

(57)【要約】 その内部に延伸する通路を備えている細長いハウジングを有する多チャンネル光ファイバロータリージョイントに関する。バンドルを含む光ファイバが、通路の両端にある中空軸内で配向され、この中空軸はハウジング内で回転するように支持されている。ハウジング内部に、各光ファイババンドル間で伝達される信号の信号強度を最適化するための配列機構が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は多チャンネル光ファイバロータリージョイントに関する。より詳細に
は、本発明は、バンドル内の一組のファイバストランドから、そのバンドルから
軸方向に隔置されている別個のバンドル内の別の組のファイバストランドにロー
タリージョイントを介して伝送される信号強度を最適化するための調整機構が設
けられているロータリージョイントに関する。
【0002】
【従来の技術】
多チャンネル光ファイバロータリージョイントは当業界では既知のものであり
、その一例が米国特許第5,271,076号に記載されている。この特許において説明
されているように、多チャンネルロータリージョイントに関連する極端な公差は
、高い光損失と回転による光損失のばらつきを示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、ロータリージョイントを介して信号強度の最適化
を行うことができ、ロータリージョイントの一方の端が他方の端に対して回転す
る間、本質的に一定の信号強度を与えることができる多チャンネル光ファイバロ
ータリージョイントを供給することである。
【0004】 本発明の更なる目的は、半径方向外側に配向されているファイバストランドの
位置合わせを容易にする前に、ファイバストランドの中央の1つに対する位置合
わせの設定を容易にする上述の多チャンネル光ファイバロータリージョイントを
供給することである。本発明のさらなる目的は、ジョイントのそれぞれの端部が
回転するように支持され、調整が必要なときに、反対方向への回転が容易となる
ように、その2つの端部が回転するように連結され、外側の光ファイバストラン
ドを最適な信号強度の関係とすることができる多チャンネル光ファイバロータリ
ージョイントを供給することである。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明のその他の目的と用途は、この一般的な形式の装置に精通している者が
後述の明細書を読み、添付図面を調べることにより一層明らかとなるであろう。
【0006】 特定の用語が、簡便さと参照のみを目的として後述の説明において使用される
が、限定的なものではない。「上」、「下」、「右」、「左」という語は、参照
される図面中の訂正個所を示すものである。「中」、「外」という語はそれぞれ
、装置とその示された部分の幾何学的中心に向かう方向、及び離れる方向に関連
している。このような用語は派生語、及び類似の重要な語を含んでいる。
【0007】 多チャンネル光ファイバロータリージョイント10が図1に示されている。こ
の多チャンネル光ファイバロータリージョイントは、その内部で軸方向に延伸す
る細長い通路12を有するハウジング11を含む。ハウジング11は、複数のね
じ(図示されていない)によって互いに結合される2つのハウジング部品11A
及び11Bからなる。ハウジング部品11A及び11Bが組み立てられる際、円
筒状のハウジングは、このハウジングを介して軸方向に延伸する通路12によっ
て画定される。
【0008】 図1に示されているハウジングの左端は、中空軸14が同軸に配向されている
複数の軸受16で回転するように支持するための支持部13を含む。平歯車17
が、図1に示されているように、複数組の軸受16の間で配向され、支持部13
内の隙間18を通って突出する。中空軸14の左端は、放射状フランジ19が末
端となっている。このフランジは中空軸14を、図示されていない固定部材又は
回転部材のどちらかに固定するために使用することができる。
【0009】 ハウジング11の右端は、支持部21上で支持されている複数組みの軸受23
上に中空軸22を回転するように支持する支持部21を含む。平歯車17と同じ
大きさで、同数の歯を有する平歯車24が中空軸22に取り付けられ、図1に示
されているように、複数組の軸受23間で配向されている。中空軸14の回転軸
26は中空軸22の回転軸27と同軸である。放射状フランジ25は、中空軸1
4に対する放射状フランジ19と同様に中空軸22に取り付けられている。放射
状フランジ19と同様に、放射状フランジ25も容易に固定部材又は回転部材の
どちらかに取り付けることができる。
【0010】 図1に示されているように、最も左の軸受23は、支持部21内の溝23Bに
受容されている半径方向外側に延伸するフランジ23Aを有する。荷重輪23C
は最も右の軸受23のすぐ右側の支持部21に螺合により係合し、回転する時に
は最も右の軸受に軸方向の力を加え、この軸方向の力を放射状フランジ23Aに
向けて導き、軸受23と、その間にある平歯車24のハブを押し付ける。この軸
方向に加えられた力は更に、軸受23における望まれないあらゆる半径方向の遊
び、即ちクリアランスを取り除き、支持構造13において中空軸22の軸位置が
変化することを抑制している。
【0011】 類似の構造が軸受16にも存在する。ここで、最も右の軸受16は、その上に
半径方向外側に延伸するフランジ16Aを有する。このフランジ16Aは、支持
部21内の溝23Bに類似した支持部13内の、図示されていない溝に受容され
ている。荷重輪16Bは支持部13に螺合により固定され、回転する時には、放
射状フランジ16Aに軸方向の力を加え、軸受16と、その間にある平歯車17
のハブを押し付ける。こうして、軸受23になされたのと同じ目的が達成される
【0012】 バンドル30を形成する複数の光ファイバストランド28、29が各中空軸1
4、22内で配向されている。この特定の実施形態においては、各中空軸14、
22内の光ファイババンドル30の中央の光ファイバストランド28が中空軸の
中央に配向されているのに対して、残りの、ここでは6本の、光ファイバストラ
ンド29は、図6に図示されているように、その円周方向に配向されている。し
たがって本発明で開示するのは、7チャンネルのロータリージョイントであり、
各チャンネルは単一の光ファイバストランドによって画定されている。
【0013】 図1に図示されているように、各中空軸14、22内の2本のバンドル30の
光ファイバストランド28、29の終端は、ハウジング11内の通路12を介し
て互いに対向している。調整可能なプリズム装置31は、両バンドル内の光ファ
イバストランド28、29の終端間で移動する単一の経路内で配向されている。
調整可能なプリズム装置31は、図2から図4において最も良く示されているプ
リズム台32を含む。プリズム台32は、細長い基部壁33と、基部壁33の側
端から直立する一対の平行な側壁34、36を含む。この側壁36は厚みが減少
した部分37を有し、この部分には側壁34と36の間の横の空間内に内側に曲
がった板ばね38が収容されている。図4に示されているように、基部壁33は
、一般的に右端に隣接し、かつその中央領域にある開口部39を有する。さらに
基部壁は、左端に隣接する横方向に延伸した溝41を含む。溝41は、側壁36
の底部を通って42で開口する。図3に示されているように、ピン43は、その
上部表面が基部壁33の表面上に突出するように開口部42と溝41に収容され
ている。
【0014】 図2に示されているように、直立壁32は、穴39に隣接するその端部に、ピ
ン46をその内部に受容するように適合された直立溝44を有する。穴47は、
溝41に隣接する直立側壁34内に設けられている。上述の穴39及び47は、
螺合された一組のねじを受容するように適合され、それぞれの力を、まだ記述さ
れていないプリズムに加える。
【0015】 支柱48は、基部壁33の下面から下方に垂下している。さらに基部壁には、
その長手方向の端部に隣接する直立した止めが設けられている。
【0016】 プリズム台32をハウジング11内に収容するために、各中空軸14及び22
内のバンドル30の光ファイバストランド28及び29の終端の間の領域には、
直立した側壁、図2に示されている唯一の側壁52、端部壁53及び54、底部
壁56を有する凹部51が含まれる。底部壁56は、その底部壁から伸びる穴5
8を有するとともに断面が多角形であるポケット57を含む。この穴58は、外
部で螺合された一組のねじを受容するように適合されている。
【0017】 プリズム台32は、ポケット57内に滑動するように受容されている支柱48
によって凹部51内に挿入されている。プリズム台32の側壁34及び36は、
凹部51の側壁52と滑動するように係合している。支柱48は断面が多角形で
あり、ポケット57の多角形の断面と対応しているので、プリズム台が、支柱4
8の長手方向の軸によって画定される直立軸を中心に旋回することを防いでいる
【0018】 図1及び図2に示されているように、ドーブプリズム61が、プリズム台32
の側壁34及び36の間の空間に受容されている。ドーブプリズムは、逆転プリ
ズムとしても知られている。入射面と出射面は傾斜しており、反射防止膜で被覆
されている。ドーブプリズムの幅は、プリズム台32の直立した側壁34及び3
6の間の間隔よりもわずかに小さい。そのため、ばね38はドーブプリズムを側
壁34に対して付勢する一方で、ドーブプリズムの側壁とプリズム台の側壁36
の間の小さな空間を維持する。結果として、穴47内の一組のねじを回転させる
ことによって、力Fを対応するドーブプリズム61の側面に加え、それによっ
てドーブプリズム61は、ピン46によって画定される垂直方向に直立した軸を
中心に旋回する。同様に、穴58内の一組のねじを回転することによって、支柱
48の底端部に力Fを加え、プリズム台32を上下させる。穴39内の一組の
ねじを回転させることによって、ドーブプリズム61の一方の端に力Fを発生
させ、ドーブプリズム61をピン43によって画定される軸を中心に傾斜させる
。図2において概略的に示されているばね62は、ドーブプリズム61の上部表
面に下方に向けられた力Fを加え、それによって穴39及び穴58内のそれぞ
れの一組のねじを下げたときに、ばね力Fはドーブプリズム61をその最初の
位置に十分に復帰させることができる。同様に、穴47内の一組のねじを引き抜
くことによって、ばね38がドーブプリズムを横方向に、ピン46によって画定
される直立旋回軸を中心にして、その最初の位置に復帰させることができる。止
め49は、それらの間にドーブプリズム61を保持し、ドーブプリズム61がハ
ウジング11に対して、長手方向に移動することを防ぐ。
【0019】 プリズム台32の調整機能を利用することによって、中空軸14内の中央の光
ファイバストランド28から出てくる信号Sを調整することができ、それによ
ってドーブプリズム61から出てくる出力信号Sが、最適化され、中空軸22
内に配向されている中央の光ファイバストランド28内に入ることが可能となる
。一旦この過程が終了すると、中空軸14内に配向されている外側の光ファイバ
ストランド29から出てくる信号強度は、ここで中空軸22内に配向されている
光ファイバストランド29内に入るように最適化される必要がある。後述の構造
がこの目的を達成する。
【0020】 図1に示されているように、ハウジング部分11Aの壁の厚みは62と63に
おいて減少しているので、平歯車17及び24は、それらの各隙間18及び20
を通って領域62及び63に突出する。3つの長手方向に伸びた穴は、ハウジン
グ部分11Aの壁の厚みを介して縦に貫通される。これらの穴のうち64及び6
6の2つのみが図1に示されている。3番目の図示されていない穴は、穴64の
すぐ隣にある。3つの穴は全て、それぞれの領域62及び63内に開口している
【0021】 ここで図5を参照すると、穴66は、その内部に、隔置された軸受68上に回
転するように支持されている細長い軸67を受容する。平歯車69は、隙間18
を介して突出する平歯車17の露出部分に隣接する軸67の端部に固定されてい
る。
【0022】 細長い軸71は穴64内に受容され、そこで軸方向に隔置された軸受72によ
って回転するように支持されている。平歯車69と同一の平歯車73は軸71の
右端に固定され、隙間20を介して突出する平歯車24の露出部分に隣接して配
向されている。平歯車74は平歯車17及び69の双方に隣接した軸71の端部
に固定され、かつ十分な幅を有し、その歯は平歯車17及び69の歯と噛合可能
である。図5に概略的に示されているばね76は、力Fを軸受72に加え、平
歯車74が平歯車17及び69の双方の歯としっかりと係合するように付勢し、
その間に存在する可能性のあるいかなるバックラッシュも排除する。
【0023】 歯車74の特有の特徴は、軸71に関して回転できるように歯車74を支える
コレット機構77に固定されているということである。歯車74は、コレット機
構77のねじ78を締め付けることによって、軸71に固定された状態にするこ
とができる。言い換えれば、ねじ78を緩めることによって、コレットを軸71
に関して滑らせることが可能であり、それによって歯車74が軸71に関して自
由に回転することができる。
【0024】 細長い軸79は、穴65(図5)、すなわち図1に示されている軸64の後ろ
側にある穴に受容され、軸方向に隔置された軸受81によって、回転するように
穴65に支持されている。歯車74と同一の歯車82は、隙間20を介して突出
している平歯車24の露出部分と平歯車73に隣接する軸79の端部にしっかり
と固定されている。実際、平歯車82の歯は平歯車24及び73の歯と噛み合う
。図5に概略的に示されているばね83は、平歯車82に隣接する軸受81に力
を加え、平歯車82の歯を平歯車24及び73の歯としっかりと噛み合うよ
うに付勢し、それらの間に存在する可能性のあるいかなるバックラッシュも排除
する。
【0025】 図7は、3枚の歯車がすべてバックラッシュを生じない状態を得るための荷重
機構を非常に概略的に示している。この荷重機構は、歯のピッチが同じである限
り、異なる直径の歯車に対しても適用される。歯車17と69、24と73がそ
れぞれ同じ平面になく、噛み合っていないことに留意されたい。歯車74及び8
2は、歯車17、69及び24、73と噛み合うのに十分な長さ(ページ内に)
を有する。歯車17及び24と、69及び73は固定された回転中心を有する。
したがって歯車74及び82は固定された回転中心を有することができない。な
ぜなら、製造時の小さな偏心が、金属製の歯の表面に発生する高い摩擦力をもた
らす歯車の歯に非常に高い応力を発生させ、又は高い摩擦力と高い応力がどちら
も発生する。歯車とそれらのそれぞれの軸は単に、非常に剛性が高いために、歯
車内のたとえ小さな偏心でさえも許容することができない。
【0026】 横方向の荷重はばねによって加えられる。このばねは降伏することがないよう
に十分な可撓性を有する一方で、歯車17及び24と歯車74及び82との間、
ならびに歯車69及び73と歯車74及び82との間の2本の歯の接触を維持す
るのに十分な荷重を与えるように設計されている。
【0027】 図8はこの構成の効果を示している。歯車74及び82のピッチ円は、2本の
接触接線によって形成されるV字形の角度を有する2本の接線に接する。従来バ
ックラッシュの防止は、2枚の歯車をはさみ型の配置で使用することによって達
成されているが、この型のバックラッシュ防止装置は2枚の歯車間のバックラッ
シュ防止効果を同時に維持することはできない。しかしながら、本願発明で開示
するバックラッシュ防止装置はそれを行うことができる。さらに、横方向の荷重
を加えるために使用されるばねは歯車の組と関係なく設計することができる点に
おいても利点を有している。したがってばね荷重は、歯車の組を初めから組み直
すことなく、適正な設定に調整することができる。
【0028】 上述の調整可能なプリズム装置31は、中空軸14内で配向されている光ファ
イババンドル30内の中央の光ファイバストランド28間と、中空軸22内で配
向されている光ファイババンドル30内の中央の光ファイバストランド28間と
の間で互いに転送される信号強度の最適化を容易にするので、その次に必要な調
整は、両バンドル内の外側の光ファイバストランド29間で転送される信号を最
適化することである。この調整は以下に述べる方法で行われる。ねじ78が緩め
られ、コレット機構77によって、平歯車74が軸71に関して自由に回転する
ことが容易となる。その結果、さらに平歯車24は、平歯車17に関して回転す
ることができるようになり、最終的に、外側の光ファイバストランド29につい
ての信号強度の最適化が行われる。一旦、信号強度の最適化が行われると、ねじ
78は再び締め付けられて、平歯車74を軸71に固定する。中空軸14及び2
2間のいかなる相対的な回転運動も、上述の達成された信号強度の最適化に悪影
響を及ぼさない。したがって放射状フランジ25が回転体に固定され、放射状フ
ランジ19が固定体に固定されている場合、データは、信号最適化の損失を生じ
ることなく、それぞれの光ファイババンドルから効果的に送信され得る。それぞ
れの放射状フランジ19及び25間が相対的に回転する間、ハウジング11も軸
26及び27を中心にして回転していることが理解できるであろう。このハウジ
ング11の回転は、平歯車17に関して回転する平歯車24によってもたらされ
、これにより平歯車82及び73が、軸71を介して、固定されている平歯車1
7の歯に連なる平歯車74に回転力を伝達する。結果として、平歯車74の回転
は、平歯車24と同じ回転方向ではあるが、速度は半分であるように、ハウジン
グ11を回転するように駆動する。
【0029】 本発明の特定の好ましい実施形態を、説明を目的として詳細に開示してきたが
、開示された装置の、部分的な再配置を含む変更や修正は、本発明の範囲内にあ
ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を具現化する多チャンネル光ファイバロータリージョイントの等角図で
ある。
【図2】 上述のロータリージョイントの一部分の部分等角図である。
【図3】 プリズム台の等角図である。
【図4】 プリズム台の等角断面図である。
【図5】 ロータリージョイントの両端に回転するように連結するのに使用される制御機
構の側面図である。
【図6】 複数の光ファイバストランドを含む中空軸の端面図である。
【図7】 本明細書で開示されている関係する歯車の配置関係の概略図である。
【図8】 本明細書で開示されている関係する歯車の配置関係の概略図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その内部で軸方向に延伸する通路を有する細長いハウジングと
    、 上記通路内で、かつ上記通路の第1の端部において回転するように支持されて
    いる第1の中空軸と、 上記通路内で、かつ上記通路の第2の端部において回転するように支持されて
    いる第2の中空軸と、上記第1の中空軸の第1の回転軸が上記第2の中空軸の第
    2の回転軸と同軸であることと、 上記第1の中空軸内に取り付けられ、上記第1の中空軸と共に運動可能な複数
    の光ファイバストランドからなる第1のバンドルと、この第1のバンドルが、上
    記ハウジング内で配向されている第1の終端部を有するとともに上記第2の中空
    軸と向かい合い、かつ中央の長手方向の軸が上記第1の回転軸と同軸である単一
    の中央の第1ファイバストランド及び、この第1のファイバストランドの周囲に
    配向されている複数の第2ファイバストランドを有することと、 上記第2の中空軸内に取り付けられ、上記第2の中空軸と共に運動可能な複数
    の光ファイバストランドからなる第2のバンドルと、この第2のバンドルが、上
    記ハウジング内で配向されているとともに上記第1の終端部と向かい合う第2の
    終端部を有し、上記第2のバンドルが、上記第1のバンドルと同一であるように
    構成され、上記第2のバンドルの第1のファイバストランドの中央の長手方向軸
    が上記第2の回転軸と同軸であることと、 上記第1のバンドル及び第2のバンドル内のそれぞれの光ファイバストランド
    間で伝送される信号の信号強度を最適化させるための配列手段と、この配列手段
    が、上記第1の終端部及び第2の終端部の間に配向されている細長いドーブプリ
    ズムを含み、上記第1の回転軸及び第2の回転軸と概して同軸に配向されている
    長手方向軸及び、上記第1のバンドル及び第2のバンドルの上記第1ファイバス
    トランド内の信号強度を最適化させるための手段とを有し、さらに上記配列手段
    が、上記第1の中空軸及び第2の中空軸と、ならびにその内部に配向されている
    それぞれの第1のバンドル及び第2のバンドルとを逆回転するように連結し、上
    記第1のバンドル及び第2のバンドル内の上記複数の第2のファイバストランド
    内の信号強度を最適化する制御手段を含むことと、 からなる多チャンネル光ファイバロータリージョイント。
  2. 【請求項2】 上記制御手段が、上記第1の中空軸に固定されている第1の歯
    車と、上記第2の中空軸に固定されている第2の歯車と、上記ハウジングに回転
    するように支持されている細長い軸を含み、この細長い軸が、この細長い軸に固
    定され、かつこの細長い軸と共に回転可能であるとともに上記第2の歯車と係合
    している回転可能に支持されている第4の歯車と係合している第3の歯車と、上
    記細長い軸に回転するように支持されているとともに上記第1の歯車と係合して
    いる第5の歯車と、上記細長い軸に対して上記第5の歯車を選択的に固定及び解
    放するための選択的固定手段とを有する請求項1に記載の多チャンネル光ファイ
    バロータリージョイント。
  3. 【請求項3】 上記選択的固定手段が解放されている場合、上記第2の中空軸
    とその内部の上記第2のバンドルが、上記第1の中空軸及びその内部の上記第1
    のバンドルに関して、上記第2の回転軸を中心にして自由に回転し、上記第1の
    バンドル及び第2のバンドル内にある上記複数のファイバストランド内の信号強
    度の最適化を容易にする請求項2に記載の多チャンネル光ファイバロータリージ
    ョイント。
  4. 【請求項4】 上記選択的固定手段が固定されている場合に、上記第1の歯車
    及び第2の歯車の間の相対的な周方向の運動を制限するためのバックラッシュ防
    止手段が設けられている請求項2に記載の多チャンネル光ファイバロータリージ
    ョイント。
  5. 【請求項5】 上記制御手段が、回転するように支持されているとともに上記
    第1の歯車と係合している第6の歯車を含む請求項4に記載の多チャンネル光フ
    ァイバロータリージョイント。
  6. 【請求項6】 さらに上記バックラッシュ防止手段が、浮動するように支持さ
    れている上記第4の歯車と上記第5の歯車を含み、上記第1の歯車、第2の歯車
    、第3の歯車、第6の歯車の製造公差のばらつきを許容する請求項5に記載の多
    チャンネル光ファイバロータリージョイント。
  7. 【請求項7】 上記第1のファイバストランドの信号強度を最適化するための
    上記手段が、上記ドーブプリズムが3つの互いに垂直な方向に上記ハウジングに
    関して動くように、また上記プリズムの長手方向の軸に対して垂直に配向された
    軸を中心にして傾斜するように支持するための支持手段を含む請求項1に記載の
    多チャンネル光ファイバロータリージョイント。
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