JP2766725B2 - Displacement detector - Google Patents

Displacement detector

Info

Publication number
JP2766725B2
JP2766725B2 JP28561190A JP28561190A JP2766725B2 JP 2766725 B2 JP2766725 B2 JP 2766725B2 JP 28561190 A JP28561190 A JP 28561190A JP 28561190 A JP28561190 A JP 28561190A JP 2766725 B2 JP2766725 B2 JP 2766725B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacement
displacement detection
float
container
detecting means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP28561190A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04160313A (en
Inventor
祐二 小林
勉 原
伸廣 森田
俊彦 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP28561190A priority Critical patent/JP2766725B2/en
Publication of JPH04160313A publication Critical patent/JPH04160313A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2766725B2 publication Critical patent/JP2766725B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転角即ち角変位を検出する変位検出装置
に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement detection device for detecting a rotation angle, that is, an angular displacement.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、角変位を検出する変位検出装置として、羅針盤
その他のジャイロ装置が開発されている。殊に機械ジャ
イロ、レーザージャイロ等のジャイロ装置については、
それぞれ種々の方式若しくは機構が検討されている。
In recent years, compass and other gyro devices have been developed as displacement detecting devices for detecting angular displacement. Especially for gyro devices such as mechanical gyro and laser gyro,
Various schemes or mechanisms are under consideration.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、従来の羅針盤では小型で高精度のものが存在
しなかった。また、従来のジャイロ装置では、精度が高
いものの機構・構造が複雑で、調整等が容易でなく、取
扱いに注意を要した。さらに、ジャイロ装置自体が大型
で、取扱いにくく用途が限定され、しかも非常に高価で
あった。
However, there has been no conventional compass of small size and high precision. Further, in the conventional gyro apparatus, although the accuracy is high, the mechanism and structure are complicated, adjustment and the like are not easy, and attention is required for handling. Further, the gyro apparatus itself is large, difficult to handle, has a limited use, and is very expensive.

そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、構造が極めて
簡単で、小型・軽量で、なおかつ高い精度を有する変位
検出装置を提供することを目的としている。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a displacement detection device having a very simple structure, small size and light weight, and high accuracy.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上述の目的を達成するため、本発明による変位検出装
置においては、(a)変位が検出されるべき変位被検出
部材に設定された所定の回転軸のまわりに回動自在に設
けられ、外界に対して一定方向を維持する可動部材と、
(b)可動部材を支持すると共に、上記所定の回転軸の
まわりで回転可能な支持部材と、(c)支持部材に設け
られると共に、可動部材が支持部材に対し相対的に回転
したことと、その相対的回転の方向とに関する情報を検
出し出力するずれ検出手段と、(d)ずれ検出手段を動
作させるための電源を、一旦光エネルギーに変換して変
位被検出部材側からずれ検出手段に供給する第1のカッ
プリング手段と、(e)変位被検出部材側に設けられる
と共に、可動部材の支持部材に対する相対的な回転が検
出された場合に、支持部材を上記所定の回転軸のまわり
で可動部材と同一の回転方向に回転させる駆動手段と、
(f)ずれ検出手段からの出力を、一旦光信号に変換し
てずれ検出手段側から駆動手段側に伝達する第2のカッ
プリング手段と、(g)変位被検出部材と、支持部材と
の間の相対的な回転量を検出する変位量検出手段とを備
える構成となっている。
In order to achieve the above object, in the displacement detection device according to the present invention, (a) the displacement detection member is provided so as to be rotatable around a predetermined rotation axis set on a displacement detection member whose displacement is to be detected. A movable member that maintains a fixed direction,
(B) a support member that supports the movable member and is rotatable around the predetermined rotation axis; and (c) that is provided on the support member and that the movable member rotates relative to the support member. (D) a power supply for operating the deviation detecting means, which detects and outputs information relating to the direction of the relative rotation; A first coupling means for supplying, and (e) provided on the displacement detection member side, and when the relative rotation of the movable member with respect to the support member is detected, the support member is moved around the predetermined rotation axis. A driving means for rotating in the same rotation direction as the movable member,
(F) second coupling means for temporarily converting the output from the displacement detecting means to an optical signal and transmitting the signal from the displacement detecting means side to the driving means side; (g) a displacement detection member; And a displacement amount detecting means for detecting a relative rotation amount between them.

本発明に係る変位検出装置の好適な実施態様によれ
ば、変位量検出手段は、駆動手段の駆動方向及び駆動量
にもとづき、変位被検出部材と支持部材と間の相対的な
回転変位量を検出する。
According to a preferred embodiment of the displacement detection device according to the present invention, the displacement amount detection means determines a relative rotational displacement amount between the displacement detection member and the support member based on the drive direction and the drive amount of the drive means. To detect.

〔作用〕[Action]

本発明に係る変位検出装置にあっては、変位被検出部
材が所定の回転軸に沿って回転しても、可動部材は慣性
力又は外力に応じて外界に対し一定の方向を維持する。
例えば、変位被検出部材が回転し可動部材が支持部材に
対し相対的に回転した場合、ずれ検出手段はこの相対的
回転の発生とその回転方向とを検出する。駆動手段は、
ただちに支持部材を可動部材の相対的回転に追従するよ
うに回転し、支持部材及び可動部材の相対的位置関係を
ずれが発生する以前の状態に戻そうとする。したがっ
て、支持部材と可動部材との間の相対的位置関係は略一
定に保たれることになる。変位量検出手段は、変位被検
出部材に対する支持部材の相対的な回転量を検出する。
この回転量は、変位被検出部材即ち変位検出装置自体の
回転変位量に対応する。
In the displacement detection device according to the present invention, even when the displacement detection member rotates along the predetermined rotation axis, the movable member maintains a constant direction with respect to the outside world according to the inertial force or the external force.
For example, when the displacement detection member rotates and the movable member relatively rotates with respect to the support member, the displacement detection means detects the occurrence of the relative rotation and the direction of the rotation. The driving means is
Immediately, the support member is rotated so as to follow the relative rotation of the movable member, and an attempt is made to return the relative positional relationship between the support member and the movable member to the state before the occurrence of the displacement. Therefore, the relative positional relationship between the support member and the movable member is kept substantially constant. The displacement amount detecting means detects a relative rotation amount of the support member with respect to the displacement detection member.
This amount of rotation corresponds to the amount of rotational displacement of the displacement detection member, that is, the displacement detection device itself.

この場合、支持部材及び可動部材の相対的位置関係
は、元の位置関係の近傍で微視的には振動を繰り返すも
のの、巨視的には一定に保たれる。従って、支持手段と
可動部材との間に直接又は間接に働く摩擦抵抗その他の
応力を正及び負の方向に常に相殺しつつ支持手段を駆動
していることとなり、このような摩擦抵抗等に起因する
誤差を最小限に抑えることができる。
In this case, the relative positional relationship between the support member and the movable member is kept macroscopically constant, although the vibration is repeated microscopically near the original positional relationship. Therefore, the support means is driven while constantly canceling out the frictional resistance and other stresses directly or indirectly acting between the support means and the movable member in the positive and negative directions. Errors can be minimized.

また、第1のカップリング手段を設けたことにより、
支持手段に設けられたずれ検出手段に電源を供給する機
械的接点等の手段が不要となる。また、第2のカップリ
ング手段を設けたことにより、前述のずれ検出手段から
の出力を駆動手段側に伝達する機械的接点等の手段が不
要となる。
Also, by providing the first coupling means,
Means such as mechanical contacts for supplying power to the displacement detection means provided on the support means are not required. Further, the provision of the second coupling means eliminates the need for a means such as a mechanical contact for transmitting the output from the above-described displacement detecting means to the driving means.

本発明に係る変位検出装置の好適な実施態様にあって
は、駆動手段が支持手段と可動部材との間の相対的位置
関係を随時一定に保つと同時に、変位量検出手段がこの
駆動手段の駆動方向及び駆動量をモニタしている。よっ
て、駆動手段の駆動方向を考慮しながらこの駆動量を積
算するならば、支持手段の変位被検出部材に対する相対
的な回転量を検出することができる。検出された支持手
段の回転量の正負を置き換えたものが変位被検出部材自
体の回転変位量となっている。
In a preferred embodiment of the displacement detecting device according to the present invention, the driving means keeps the relative positional relationship between the support means and the movable member constant as needed, and at the same time, the displacement amount detecting means The driving direction and the driving amount are monitored. Therefore, if this driving amount is integrated in consideration of the driving direction of the driving unit, the relative rotation amount of the supporting unit with respect to the displacement detection member can be detected. The rotational displacement of the displacement detection member itself is obtained by replacing the detected rotation amount of the support means with the sign.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の第1実施例について図面を参照しつつ
説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例である水平変位検出装置
の構成を説明したものである。
FIG. 1 illustrates the configuration of a horizontal displacement detecting device according to one embodiment of the present invention.

変位被検出部材である外箱1の内部には、支持部材の
容器4、駆動手段のサーボモータ2等が収容される。サ
ーボモータ2は外箱1の一端に設けられた固定点3に固
定されている。円筒状のプラスチック製容器4は軸7及
びカップリング5を介してサーボモータ2に接続され、
軸7のまわりに回転可能になっており、その回転はサー
ボモータ2によって制御されている。
Inside the outer box 1 which is a member to be displaced, a container 4 as a support member, a servomotor 2 as a driving means, and the like are accommodated. The servomotor 2 is fixed to a fixed point 3 provided at one end of the outer box 1. The cylindrical plastic container 4 is connected to the servomotor 2 via the shaft 7 and the coupling 5,
It is rotatable around an axis 7, the rotation of which is controlled by the servomotor 2.

容器4の内部には、水とともに可動部材である円盤状
のフロート8が収容されている。このフロート8は、軸
受け9、10及び支持軸11によって、軸7の延長線上にあ
る回転軸のまわりで回動自在に支持されている。
Inside the container 4, a disk-shaped float 8 which is a movable member is stored together with water. The float 8 is supported by bearings 9 and 10 and a support shaft 11 so as to be rotatable around a rotation axis that is an extension of the shaft 7.

容器4の上側の端面には、赤外光を発生する一対のLE
D光源12a、12bが設けられている。容器4の下方の端面
には、この2つのLED光源に対向するように光ディテク
タ14a、14bが設けられている。一方のLED光源12aと一方
の光ディテクタ14aは1組のセンサを構成し、他方のLED
光源12bと他方の光ディテクタ14bも1組のセンサを構成
する。以下に詳しく説明するが、これら一対のセンサの
出力に基づいて容器4及びフロート8の相対的位置関係
のずれとその方向を検出することができる。
A pair of LEs that generate infrared light are provided on the upper end surface of the container 4.
D light sources 12a and 12b are provided. Light detectors 14a and 14b are provided on the lower end surface of the container 4 so as to face the two LED light sources. One LED light source 12a and one light detector 14a constitute a set of sensors, and the other LED light source 12a
The light source 12b and the other light detector 14b also form a set of sensors. As will be described in detail below, it is possible to detect the deviation of the relative positional relationship between the container 4 and the float 8 and the direction thereof based on the outputs of the pair of sensors.

なお、LED光源12及び光ディテクタ14を動作させるた
めの電源は、白熱ランプ15aと太陽電池15bとを組み合わ
せた第1のカップリング手段によって供給する。
Note that power for operating the LED light source 12 and the photodetector 14 is supplied by a first coupling unit in which the incandescent lamp 15a and the solar cell 15b are combined.

また、光ディテクタ14からの出力は、容器4の側面に
設けられたA/D変換回路16によってデジタル信号化さ
れ、LED等の発光手段17aから光信号として出力される。
発光手段17aからの光信号は受光手段17bで検出される。
ここで、受光手段17bは、軸7を中心とした環状の受光
面を有するPD等の受光素子群から構成される。受光手段
17b自体は不図示の手段によって外箱1側に固定されて
いる。
The output from the light detector 14 is converted into a digital signal by an A / D conversion circuit 16 provided on the side surface of the container 4, and is output as a light signal from a light emitting unit 17a such as an LED.
The light signal from the light emitting means 17a is detected by the light receiving means 17b.
Here, the light receiving means 17b is composed of a light receiving element group such as a PD having an annular light receiving surface around the axis 7. Light receiving means
17b itself is fixed to the outer box 1 side by means not shown.

第2図は、変位検出装置が動作状態にある時の容器4
及びフロート8の位置関係を説明したものである。
FIG. 2 shows the container 4 when the displacement detecting device is in the operating state.
And the positional relationship of the float 8.

フロート8の上面には磁針8cが設けられている。フロ
ート8は、この磁針8cからの力を受けて、或いはその慣
性によって、外界に対して一定方向を維持する。この場
合、フロート8の比重を容器4内の水の比重と等しく
し、これによって軸受け9、10及び支持軸11の間の摩擦
を少なくしている。この結果、フロート8は外界に対し
て正確に一定方向を維持する。
A magnetic needle 8c is provided on the upper surface of the float 8. The float 8 receives a force from the magnetic needle 8c or maintains its direction with respect to the outside world due to its inertia. In this case, the specific gravity of the float 8 is made equal to the specific gravity of the water in the container 4, thereby reducing the friction between the bearings 9, 10 and the support shaft 11. As a result, the float 8 accurately maintains a constant direction with respect to the outside world.

円盤状のフロート8はその半分が透明な部分8aになっ
ており、残りの半分が不透明な部分8bとなっている。変
位検出装置の動作時においては、図示のように、容器4
側に設けられたLED光源12a及び光ディテクタ14aが、フ
ロート8の各部分8a、8bの境界線を挟むように対面す
る。また、LED光源12b及び光ディテクタ14bも、フロー
ト8の境界線を挟むように対面する。つまり、LED光源1
2a、12b、光ディテクタ14a、14b及び境界線はほぼ同一
の平面内にある。以下の説明においては、容器4に対し
て図示の状態にあるフロート8の相対的位置を、便宜上
基準位置と呼ぶものとする。
Half of the disk-shaped float 8 is a transparent portion 8a, and the other half is an opaque portion 8b. At the time of operation of the displacement detecting device, as shown in FIG.
The LED light source 12a and the light detector 14a provided on the side face each other so as to sandwich the boundary between the portions 8a and 8b of the float 8. The LED light source 12b and the photodetector 14b also face each other with the boundary of the float 8 interposed therebetween. In other words, LED light source 1
The 2a, 12b, the photodetectors 14a, 14b, and the boundaries are in substantially the same plane. In the following description, the relative position of the float 8 in the illustrated state with respect to the container 4 will be referred to as a reference position for convenience.

フロート8が基準位置にあるとき、光ディテクタ14a
によって受信されるLED光源12aからの光信号は、フロー
ト8の不透明部分8bに遮られて最大時の約半分となって
いる。光ディテクタ14bの場合もまた同様である。この
状態から、第2図のフロート8が時計方向にわずかに回
転したとすると、LED光源12aから光ディテクタ14aに到
達する光量は減少し、LED光源12bから光ディテクタ14b
に到達する光量は増大する。反対に、フロート8が反時
計方向にわずかに回転したとすると、LED光源12aから光
ディテクタ14aに到達する光量は増大し、LED光源12bか
ら光ディテクタ14bに到達する光量は減少する。つま
り、これら光ディテクタ14a、14bの差動出力を検出する
ことにより、フロート8が基準位置からずれたことと、
そのずれ方向とが検出できる。
When the float 8 is at the reference position, the light detector 14a
The light signal received from the LED light source 12a from the LED light source 12a is blocked by the opaque portion 8b of the float 8 and is about half of the maximum. The same applies to the case of the optical detector 14b. If the float 8 in FIG. 2 is slightly rotated clockwise from this state, the amount of light reaching the light detector 14a from the LED light source 12a decreases, and the light amount from the LED light source 12b to the light detector 14b is reduced.
Is increased. Conversely, if the float 8 rotates slightly counterclockwise, the amount of light reaching the light detector 14a from the LED light source 12a increases, and the amount of light reaching the light detector 14b from the LED light source 12b decreases. That is, by detecting the differential outputs of the optical detectors 14a and 14b, the float 8 is shifted from the reference position,
The direction of the shift can be detected.

第3図は、第1図に示す制御回路16等の回路構成を示
したものである。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the control circuit 16 and the like shown in FIG.

LED光源12a、12bは、制御回路18から給電され赤外光
を発生する。また、光ディテクタ14a、14bは、LED光源
からの赤外光に応答し、電圧又は電流を発生する。制御
回路18は、光ディテクタ14a、14bに入射する光量がほぼ
等しくなったときA点での出力電圧が零になるように調
節しておく。つまり、両光ディテクタからの出力がアン
バランスな場合、サーボモータ2を駆動して容器4を回
転させる。この場合の容器4の回転方向は両光ディテク
タからの出力のアンバランスを打ち消す方向としてい
る。この結果、フロート8が容器4に対して変位して
も、フロート8及び容器4の位置関係は、制御回路18及
びサーボモータ2によってただちに元の状態(基準位置
の状態)に戻される。
The LED light sources 12a and 12b are supplied with power from the control circuit 18 and generate infrared light. The light detectors 14a and 14b generate a voltage or a current in response to infrared light from the LED light source. The control circuit 18 adjusts the output voltage at the point A to be zero when the amounts of light incident on the photodetectors 14a and 14b are substantially equal. That is, when the outputs from both light detectors are unbalanced, the servo motor 2 is driven to rotate the container 4. In this case, the rotation direction of the container 4 is set to a direction for canceling the imbalance of the outputs from the two photodetectors. As a result, even if the float 8 is displaced with respect to the container 4, the positional relationship between the float 8 and the container 4 is immediately returned to the original state (state of the reference position) by the control circuit 18 and the servomotor 2.

容器4の回転角は変位検出手段であるポエンショメー
タ19によって検出され、角度表示器20に表示される。こ
の場合、ポテンショメータ19本体は不図示の手段によっ
て外箱1に固定されており、ポテンショメータ19内部の
刷子は軸7側に固定されている。
The rotation angle of the container 4 is detected by a posi- nometer 19, which is a displacement detecting means, and displayed on an angle display 20. In this case, the main body of the potentiometer 19 is fixed to the outer case 1 by means not shown, and the brush inside the potentiometer 19 is fixed to the shaft 7 side.

以下に、第1図の変位検出装置の動作を説明する。 The operation of the displacement detection device shown in FIG. 1 will be described below.

図示の変位検出装置は、変位検出装置を搭載すべき物
体、例えば垂直からの角変位の検出が要求される車両等
その他の装置に取り付けられる。
The illustrated displacement detection device is attached to an object on which the displacement detection device is to be mounted, for example, a vehicle or the like, which is required to detect angular displacement from vertical.

変位検出装置を搭載した物体が回転し、変位検出装置
がその軸7に平行な任意の軸のまわりに回転した場合に
ついて考察する。この場合、容器4の回転はサーボモー
タ2によってのみ制御されているため、容器4は外箱1
に対して回転せず、またこれら容器4及び外箱1の位置
関係に変化は生じない。一方、フロート8はその慣性等
によって元の方位又は位置を保つ。なお、水も慣性体で
あるため、フロート8は水の抵抗を受けることがない。
この結果、フロート8は容器4及び外箱1に対して相対
的に回転する。予めフロート8が基準位置にあったもの
とすると、フロート8は基準位置からずれることとな
る。
Consider the case where the object on which the displacement detection device is mounted rotates and the displacement detection device rotates around an arbitrary axis parallel to the axis 7. In this case, since the rotation of the container 4 is controlled only by the servomotor 2, the container 4 is
, And there is no change in the positional relationship between the container 4 and the outer box 1. On the other hand, the float 8 maintains its original orientation or position due to its inertia or the like. Since the water is also an inertial body, the float 8 does not receive the resistance of the water.
As a result, the float 8 rotates relatively to the container 4 and the outer box 1. Assuming that the float 8 is at the reference position in advance, the float 8 will be shifted from the reference position.

例えば、第1図のフロート8が図面上側から見て時計
方向に回転したとすると(現実には、外箱1及び容器4
が反時計方向に回転したことになる。)、光ディテクタ
14aの検出光量は増大し、光ディテクタ14bの検出光量は
減少する。光ディテクタからの出力差が所定値以上にな
ると、制御回路18はサーボモータ2を駆動し、容器4を
フロート8のずれた方向(この場合、第1図上側から見
て時計方向)に回転させる。光ディテクタからの出力差
が所定値以下になると、制御回路18はサーボモータ2を
停止し容器4の回転を止める。この結果、フロート8は
容器4に対して再び基準位置に戻る。
For example, if the float 8 in FIG. 1 rotates clockwise as viewed from above (in reality, the outer box 1 and the container 4
Has rotated counterclockwise. ), Light detector
The amount of light detected by 14a increases, and the amount of light detected by photodetector 14b decreases. When the output difference from the light detector exceeds a predetermined value, the control circuit 18 drives the servomotor 2 to rotate the container 4 in the direction in which the float 8 is shifted (in this case, clockwise as viewed from the upper side in FIG. 1). . When the output difference from the light detector becomes equal to or less than a predetermined value, the control circuit 18 stops the servomotor 2 and stops the rotation of the container 4. As a result, the float 8 returns to the reference position with respect to the container 4 again.

以上の動作はフロート8が容器4に対して時計方向に
回転した場合についてのものであるが、フロート8が反
時計方向に回転した場合についても同様のことが成り立
ち、フロート8は基準位置に維持される。ここで、容器
4の回転量をポテンショメーター19で検出される抵抗値
としてモニタしておけば、変位検出装置全体の回転変位
量、即ち角変位が検出できる。
The above operation is for the case where the float 8 is rotated clockwise with respect to the container 4, but the same is true when the float 8 is rotated counterclockwise, and the float 8 is maintained at the reference position. Is done. Here, if the rotation amount of the container 4 is monitored as a resistance value detected by the potentiometer 19, the rotation displacement amount of the entire displacement detection device, that is, the angular displacement can be detected.

実際の変位検出装置は、一般的には任意の方向に連続
的に回転する。従って、容器4もこの回転を打ち消すよ
うに滑らかにかつ正確に回転することが望ましい。その
ためには、光ディテクタからの出力差がわずかでもサー
ボモータ2を動作させることが望ましい。また、サーボ
モータ2の回転が滑らかで応答性が良いことが望まし
い。
An actual displacement detection device generally rotates continuously in an arbitrary direction. Therefore, it is desirable that the container 4 also rotates smoothly and accurately so as to cancel the rotation. For this purpose, it is desirable to operate the servomotor 2 even if the output difference from the optical detector is slight. Further, it is desirable that the rotation of the servomotor 2 is smooth and the response is good.

第1図の第1実施例については、様々な変形が可能で
ある。
Various modifications are possible for the first embodiment of FIG.

例えば、容器4の内部には水との接触抵抗を小さくす
るため、テフロン等のコーティングを施しても良い。
For example, the inside of the container 4 may be coated with Teflon or the like in order to reduce the contact resistance with water.

また、容器4の内部に収容する液体として、水以外の
ものも使用できる。ただし、粘性の低い液体が望ましい
ことはいうまでもない。容器4との接触抵抗を小さくす
るためである。更に、実際の使用にあたっては、光源の
光に対して透明で、融点が低く、比重の大きな液体を使
用することが望ましい。
In addition, a liquid other than water can be used as the liquid contained in the container 4. However, needless to say, a liquid having a low viscosity is desirable. This is for reducing the contact resistance with the container 4. Furthermore, in actual use, it is desirable to use a liquid that is transparent to the light of the light source, has a low melting point, and a large specific gravity.

更に、例えば容器4の側面内部に中空のチューブから
なるバッファを設けても良い。このバッファは、容器内
の液体の圧力に応じて膨脹・収縮するので、温度変化に
よる水の体積変化を吸収でき、また気泡の発生を防止で
きる。
Further, for example, a buffer made of a hollow tube may be provided inside the side surface of the container 4. Since this buffer expands and contracts in accordance with the pressure of the liquid in the container, it can absorb a change in volume of water due to a change in temperature and can prevent generation of bubbles.

更に、発光手段としては、LEDの他LD等の光源を使用
してもよい。また、信号光として、可視領域の外光をノ
イズとして受けないように赤外光を使用したが、各種波
長の信号光の使用が可能なことはいうまでもない。更
に、超音波発信源及び受信器の組み合わせを使用してず
れ検出手段としてもよい。更に、磁気的・静電的位置検
出装置をフロート8及び容器4に設け、これをずれ検出
手段としてもよい。
Further, as the light emitting means, a light source such as an LD other than the LED may be used. Although infrared light is used as signal light so as not to receive outside light in the visible region as noise, it goes without saying that signal light of various wavelengths can be used. Further, a combination of an ultrasonic wave transmission source and a receiver may be used as the deviation detecting means. Further, a magnetic / electrostatic position detecting device may be provided on the float 8 and the container 4, and this may be used as a displacement detecting means.

更に、本実施例の場合、2組のセンサを使用したが、
一対のLED光源及び光ディテクタからずれ検出手段を構
成してもよい。この場合、フロート8及び容器4が所定
の位置関係にあるときに、LED光源から光ディテクタへ
の光信号が遮られるようにしておく。例えば、光信号の
断続が切り替わる点をフロート8の基準位置とすれば、
この切り替わる点をのぞいてフロート8が基準位置から
ずれたこととなる。また、検出された光信号が断続いず
れの状態にあるかで基準位置からずれた方向がいずれで
あるかが定まる。
Furthermore, in the case of this embodiment, two sets of sensors were used,
A shift detecting unit may be configured from the pair of LED light sources and the light detector. In this case, when the float 8 and the container 4 are in a predetermined positional relationship, an optical signal from the LED light source to the light detector is blocked. For example, if the point where the intermittent switching of the optical signal is switched is set as the reference position of the float 8,
Except for this switching point, the float 8 is shifted from the reference position. Further, the direction in which the detected optical signal is shifted from the reference position is determined by the state of the intermittent light signal.

更に、容器4の内部の水を除き、或いは内部を減圧し
てもよい。この場合、フロート8が周囲の水から受ける
抵抗力はなくなるが、軸受け9、10等が加わる負荷はむ
しろ増加する。しかしながら、容器4及びフロート8の
相対的位置関係が振動を繰り返しながらも第2図の状態
に保たれるので、フロート8の受ける抵抗力は正負の方
向にほぼ相殺されることとなる。更に正確にフロート8
を動作させるためには、軸受け9、10にかえて例えば磁
気浮揚を利用した軸受けを用いることが望ましい。
Further, water inside the container 4 may be removed or the pressure inside the container 4 may be reduced. In this case, the float 8 receives no resistance from the surrounding water, but the load applied to the bearings 9, 10 and the like increases. However, since the relative positional relationship between the container 4 and the float 8 is maintained in the state shown in FIG. 2 while repeating the vibration, the resistance force applied to the float 8 is almost canceled in the positive and negative directions. More precisely float 8
It is desirable to use, for example, a bearing utilizing magnetic levitation instead of the bearings 9 and 10 in order to operate.

第4図は本発明の第2実施例の変位検出装置を説明し
た図である。
FIG. 4 is a view for explaining a displacement detecting device according to a second embodiment of the present invention.

外箱1、モータ2、制御回路18、角度表示器18等の構
成は、第1図のものと変らない。容器4も基本的には第
1図のものと同様である。ただし、容器4の周囲に帯状
の太陽電池105bが形成される。したがって、白熱ランプ
105aは容器4の側面を照らす位置に配置される。太陽電
池105bからの電力は、LED光源12a、12bとA/D変換回路16
とを動作させるために使用される。A/D変換回路16の上
部に設けられた発光手段107aからは、A/D変換回路16に
よってデジタル化された光信号が出力される。発光手段
107aからの光信号は、これに対向して外箱1側に設けら
れた受光手段107bで検出される。受光手段107bの出力は
制御回路18で処理されてサーボモータ2を駆動する。サ
ーボモータ2の回転量はこれに付属するロータリーエン
コーダ109によって検出され、角度表示器20に表示され
る。なお、LED光源12a、12b及び光ディテクタ14a、14b
は、上下の位置が入れ代わっているものの、第1図のも
のと同一のものを使用している。
The configurations of the outer case 1, the motor 2, the control circuit 18, the angle display 18, and the like are the same as those in FIG. The container 4 is basically the same as that in FIG. However, a band-shaped solar cell 105b is formed around the container 4. Therefore, the incandescent lamp
105a is arranged at a position to illuminate the side surface of the container 4. The power from the solar cell 105b is supplied to the LED light sources 12a and 12b and the A / D conversion circuit 16
And used to work. A light signal digitized by the A / D conversion circuit 16 is output from the light emitting means 107a provided above the A / D conversion circuit 16. Light emitting means
The optical signal from 107a is detected by the light receiving means 107b provided on the side of the outer box 1 opposite thereto. The output of the light receiving means 107b is processed by the control circuit 18 to drive the servomotor 2. The rotation amount of the servomotor 2 is detected by a rotary encoder 109 attached to the servomotor 2 and displayed on an angle display 20. Note that the LED light sources 12a and 12b and the light detectors 14a and 14b
Are the same as those in FIG. 1, although the upper and lower positions are interchanged.

本発明は上記第1図及び第4図の実施例に限定される
ものではなく様々な変形が可能である。
The present invention is not limited to the embodiment shown in FIGS. 1 and 4, and various modifications are possible.

例えば、第1図及び第4図の変位検出装置を横置きと
してもよい。このように横置きとすることで、水平面内
に配置された軸7のまわりの回転角の検出が可能にな
る。ただし、外部の磁場の作用をフロート8に与えるた
めの磁針8cは不要となる。磁針8cの替えて重りを使用し
てもよい。つまり、フロート8の周囲の一部に重りを設
けることで、フロート8を重力の場に対して一定の状態
に保ち続けることができる。
For example, the displacement detecting device shown in FIGS. 1 and 4 may be placed horizontally. The horizontal arrangement makes it possible to detect the rotation angle around the axis 7 arranged in the horizontal plane. However, the magnetic needle 8c for giving the action of the external magnetic field to the float 8 becomes unnecessary. A weight may be used instead of the magnetic needle 8c. That is, by providing a weight around a part of the float 8, the float 8 can be kept in a constant state with respect to the gravitational field.

また、フロート8の形状は任意のものとすることがで
きる。例えば非回転対象な形状のフロートを使用しても
よい。更に、変位検出装置を横置きとする場合、フロー
トの重心を支持軸11から外したものを使用してもよい。
In addition, the shape of the float 8 can be arbitrary. For example, a float having a non-rotational target shape may be used. Further, when the displacement detecting device is set horizontally, a float whose center of gravity is removed from the support shaft 11 may be used.

更に、第1図及び第4図の容器4を省略し、変位検出
装置自体を収容した外箱1の内部を減圧してもよい。
Further, the container 4 shown in FIGS. 1 and 4 may be omitted, and the inside of the outer box 1 containing the displacement detecting device itself may be depressurized.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、支持部材を可
動部材と共に回転させることとしているため、構造が簡
単で、かつ、小型で軽量の変位検出装置であって、高精
度の角変位検出が可能な変位検出装置を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention, since the support member is rotated together with the movable member, the structure is simple, and the device is a small and lightweight displacement detection device. A possible displacement detection device can be provided.

さらに、第1及び第2のカップリング手段の使用によ
って信号の授受等を可能にしているため、接触による摩
擦抵抗等を減少させることができ、角変位検出の誤差を
減少させることができる。
Further, since transmission and reception of signals and the like are enabled by using the first and second coupling means, frictional resistance due to contact can be reduced, and errors in angular displacement detection can be reduced.

また、好適な実施態様の変位検出装置によれば、駆動
手段の駆動方向及び駆動量に基づいて、簡易に角変位を
検出することができる。
Further, according to the displacement detecting device of the preferred embodiment, the angular displacement can be easily detected based on the driving direction and the driving amount of the driving unit.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る変位検出装置の第1実施例の構成
を示した図、第2図は第1図の変位検出装置の容器及び
フロートの配置を示した図、第3図は、第1図の変位検
出装置の制御回路の回路構成を示した図、第4図は第2
実施例の変位検出装置を示した図である。 2……駆動手段、4……支持手段、8……可動部材、 12a、12b、14a、14b……ずれ検出手段、 15a、15b……第1のカップリング手段、 17a、17b……第2のカップリング手段、 19……変位量検出手段。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of a first embodiment of a displacement detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing an arrangement of a container and a float of the displacement detection device of FIG. FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a control circuit of the displacement detecting device of FIG. 1, and FIG.
It is a figure showing the displacement detector of an example. 2 ... driving means, 4 ... supporting means, 8 ... movable members, 12a, 12b, 14a, 14b ... shift detecting means, 15a, 15b ... first coupling means, 17a, 17b ... second Coupling means of 19, displacement amount detecting means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 俊彦 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−112919(JP,A) 特開 平2−71115(JP,A) 特表 昭62−502913(JP,A) 特公 昭49−24694(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01C 17/04 - 17/26 G01C 9/00 - 9/36 G01B 11/26 G01P 9/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiko Suzuki 1126-1, Nomachi, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Inside Hamamatsu Photonics Co., Ltd. 71115 (JP, A) JP-T-62-502913 (JP, A) JP-T-49-24694 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01C 17/04-17 / 26 G01C 9/00-9/36 G01B 11/26 G01P 9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】変位が検出されるべき変位被検出部材に設
定された所定の回転軸のまわりに回動自在に設けられ、
外界に対して一定方向を維持する可動部材と、 前記可動部材を支持すると共に、前記所定の回転軸のま
わりで回転可能な支持部材と、 前記支持部材に設けられると共に、前記可動部材が前記
支持部材に対し相対的に回転したことと、その相対的回
転の方向とに関する情報を検出し出力するずれ検出手段
と、 前記ずれ検出手段を動作させるための電源を、一旦光エ
ネルギーに変換して前記変位被検出部材側から前記ずれ
検出手段側に供給する第1のカップリング手段と、 前記変位被検出部材側に設けられると共に、前記可動部
材の前記支持部材に対する相対的な回転が検出された場
合に、前記支持部材を前記所定の回転軸のまわりで前記
可動部材と同一の回転方向に回転させる駆動手段と、 前記ずれ検出手段からの出力を、一旦光信号に変換して
前記ずれ検出手段側から前記駆動手段側に伝達する第2
のカップリング手段と、 前記変位被検出部材と、前記支持部材との間の相対的な
回転量を検出する変位量検出手段と、 を備えたことを特徴とする変位検出装置。
An object is provided so as to be rotatable around a predetermined rotation axis set on a displacement detection member whose displacement is to be detected,
A movable member that maintains a fixed direction with respect to the outside world; a support member that supports the movable member and that is rotatable around the predetermined rotation axis; A displacement detecting means for detecting and outputting information about the relative rotation with respect to the member and the direction of the relative rotation, and a power supply for operating the displacement detecting means, which is once converted into light energy and A first coupling unit that supplies the displacement detection member from the displacement detection member side, and a first coupling unit that is provided on the displacement detection member side and that detects relative rotation of the movable member with respect to the support member. Driving means for rotating the support member in the same rotational direction as the movable member around the predetermined rotation axis; and temporarily converting the output from the deviation detecting means into an optical signal. Second transmitting to the driving unit side from said shift detecting means side and
A displacement detecting device comprising: coupling means; and displacement amount detecting means for detecting a relative rotation amount between the displacement detection member and the support member.
【請求項2】前記変位量検出手段は、前記駆動手段の駆
動方向及び駆動量にもとづき、前記変位被検出部材と前
記支持部材と間の相対的な回転変位量を検出することを
特徴とする請求項1に記載の変位検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said displacement detecting means detects a relative rotational displacement between said displacement detection member and said support member based on a driving direction and a driving amount of said driving means. The displacement detection device according to claim 1.
JP28561190A 1990-10-23 1990-10-23 Displacement detector Expired - Fee Related JP2766725B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28561190A JP2766725B2 (en) 1990-10-23 1990-10-23 Displacement detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28561190A JP2766725B2 (en) 1990-10-23 1990-10-23 Displacement detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04160313A JPH04160313A (en) 1992-06-03
JP2766725B2 true JP2766725B2 (en) 1998-06-18

Family

ID=17693771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28561190A Expired - Fee Related JP2766725B2 (en) 1990-10-23 1990-10-23 Displacement detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2766725B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04160313A (en) 1992-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5138154A (en) Shaft angle encoder with rotating off-axis interference pattern
USRE41520E1 (en) Gyroscopic pointer and method
US6625895B2 (en) Servo-controlled automatic level and plumb tool
CN108519087A (en) Tracking platform device based on MEMS gyro and tracking
US2857767A (en) Frictionless free gyroscope
US4339959A (en) Rate gyroscope having an optical sensor system
JP2766725B2 (en) Displacement detector
US2871706A (en) Frictionless free gyroscope
JPH05508916A (en) Ultra-compact strategic angular velocity sensor
JP2786004B2 (en) Displacement detector
JP2724237B2 (en) Displacement detector
JP2766721B2 (en) Displacement detector
US2855781A (en) Stable reference platform
JP2786727B2 (en) Displacement detector
JP2786003B2 (en) Displacement detector
JP2786005B2 (en) Displacement detector
JP2766718B2 (en) Displacement detector
US3486026A (en) Infrared detector system with precessing optical searcher
JP2566336B2 (en) Displacement detection device
JPH04109113A (en) Displacement detecting device
JP2558149Y2 (en) Automatic leveling device
JP2724239B2 (en) Displacement detector
JP3185114B2 (en) Gyro compass
JPH02143111A (en) Angular displacement detector
JPH04161811A (en) Optical position detector

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees