JPH0377929B2 - - Google Patents
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- JPH0377929B2 JPH0377929B2 JP59120854A JP12085484A JPH0377929B2 JP H0377929 B2 JPH0377929 B2 JP H0377929B2 JP 59120854 A JP59120854 A JP 59120854A JP 12085484 A JP12085484 A JP 12085484A JP H0377929 B2 JPH0377929 B2 JP H0377929B2
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- Japan
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- relative displacement
- light
- light receiving
- rotating shaft
- receiving element
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
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- Optical Transform (AREA)
Description
本発明は傾斜縞を利用した回転軸の相対変位角
検出装置に関する。 従来、２個の物体の直線、又は角度の相対変位
の検出は機械的、電磁気的或いは光学的の種々な
方法が知られ、行われているものであるが、これ
らは一般に静止状態に置かれている場合である。
これに対し運動状態のものを静止点から相対変位
の検出を行う場合には刷子、滑動面のような機械
的接触を有する機構となり、これを避け非接触と
するためには電磁的或は光学的の構造が採られ
る。本願に類似のものとして光学的のMoire縞に
依る方法がある。これは２枚の回折格子によるも
ので、格子相互に僅かの角度を持たせて重ね合わ
せ格子線で生ずる光の濃淡、即ち干渉縞模様を利
用するものである。回折格子線は１mm巾内に数百
本の格子線を線引きしたもので、数μ程度の極め
て高精度の相対変位を静的で検出することが出来
るものであるが、このような高精度の回折格子線
のために長尺、或は大円周上では二枚の回折格子
のピツチを一致させ、更にこれらを運動体に設け
ることは技術的、構造的にも殆ど不可能なものと
なる。 本発明は此の様な点に鑑み行われたもので、回
転軸に装架した円筒面上に互いに僅かな角度で斜
交させた傾斜縞帯を設け、これを光源で照射させ
るもので、両者の相対的の変位で傾斜縞の一部が
円周上に連続して配列され明、暗が生ずるので、
この受光信号の計数で、回転中における２軸の相
対変位角を検出するようにしたものである。この
明、又は暗は軸の回転速度に無関係であり、変位
角にのみ関係するものであることは云うまでもな
い。従つて光の回折格子によるMoire縞によるも
のとは異るものである。 本発明は第３図及び第４図に示すように、被測
定部３を挟んでその両側に位置する回転軸部１，
２より夫々同心状に且つ重ね合う如く延設させた
一対の円筒体４，５と、前記角円筒体の周面上に
夫々互いに僅かに斜交可能に形成され、その傾斜
縞ピツチＰと帯幅ｄをＰ≦2dの関係に設定した
一対の傾斜縞帯Ｓと、前記円筒体４，５上に軸線
方向に沿つて等間隔に配列した受光素子群Cnと
を具え、 前記傾斜縞帯Ｓを光照射する事により、両回転
軸部１，２間の相対変位に対応して傾斜縞帯Ｓの
一部が円周線上に連続して配列されて生じる明／
暗信号を前記受光素子群Cnで捕え、該明／暗信
号の発生位置及び繰返し数を計数する事により前
記両回転軸１，２間の相対変位角を検知可能に構
成した回転軸の相対変位角検出装置を提案する。
これを図について説明する。第１図イ，ロ，ハは
傾斜縞帯を設けた２個の円筒面の展開図、第２図
はその詳細図で、Ａ，Ｂは２枚の透明基板、Ｓは
不透明傾斜縞、Ｉ−Ｘ図は明暗の特性曲線図、Ｗ
は傾斜縞帯の巾、ｄは傾斜縞巾、ｐは傾斜縞ピツ
チ、Ｐは傾斜高さ、θは傾斜角で、Ｂ基板はＡ基
板の裏返しの関係に置かれるものである。光源を
紙面の背後に置き、此れを透過する光束はイ図で
はx3の点は０で暗、x1の点では脉動光束の最大
値、ロ図はx2点で零、x1、x3の点では、その中間
の値、ハ図ではx1点で零、x3点で最大値となる。
これはＡ基板に対してＢ基板が１ピツチのｐの変
位によるもので明暗が一回行われる。此のような
一定変位値においては傾斜縞帯の長さ方向に移動
させても透過光の０の値には変化がなく、これを
除く他の位置の受光素子は傾斜縞Ｓの通過数、即
ち回転数で光束は変調され零と最大値の範囲内で
脉動する。従つて相対変位値の検出は受光素子の
光束が傾斜縞帯の移動に対して変化しない線上の
点で求めれば、最も確実に変位角の計数を行うこ
とができるものである。 若し傾斜縞が反射性のものとし、受光素子に光
源よりの光束が反射光であれば、最大値の光束で
脉動の全くない円周線ができる。この計測により
回転速度に影響されることがなく、相対変位角の
検出ができることになる。基板と傾斜縞との投射
光による受光素子の論理表を次に示す。０は暗、
１は明である。
検出装置に関する。 従来、２個の物体の直線、又は角度の相対変位
の検出は機械的、電磁気的或いは光学的の種々な
方法が知られ、行われているものであるが、これ
らは一般に静止状態に置かれている場合である。
これに対し運動状態のものを静止点から相対変位
の検出を行う場合には刷子、滑動面のような機械
的接触を有する機構となり、これを避け非接触と
するためには電磁的或は光学的の構造が採られ
る。本願に類似のものとして光学的のMoire縞に
依る方法がある。これは２枚の回折格子によるも
ので、格子相互に僅かの角度を持たせて重ね合わ
せ格子線で生ずる光の濃淡、即ち干渉縞模様を利
用するものである。回折格子線は１mm巾内に数百
本の格子線を線引きしたもので、数μ程度の極め
て高精度の相対変位を静的で検出することが出来
るものであるが、このような高精度の回折格子線
のために長尺、或は大円周上では二枚の回折格子
のピツチを一致させ、更にこれらを運動体に設け
ることは技術的、構造的にも殆ど不可能なものと
なる。 本発明は此の様な点に鑑み行われたもので、回
転軸に装架した円筒面上に互いに僅かな角度で斜
交させた傾斜縞帯を設け、これを光源で照射させ
るもので、両者の相対的の変位で傾斜縞の一部が
円周上に連続して配列され明、暗が生ずるので、
この受光信号の計数で、回転中における２軸の相
対変位角を検出するようにしたものである。この
明、又は暗は軸の回転速度に無関係であり、変位
角にのみ関係するものであることは云うまでもな
い。従つて光の回折格子によるMoire縞によるも
のとは異るものである。 本発明は第３図及び第４図に示すように、被測
定部３を挟んでその両側に位置する回転軸部１，
２より夫々同心状に且つ重ね合う如く延設させた
一対の円筒体４，５と、前記角円筒体の周面上に
夫々互いに僅かに斜交可能に形成され、その傾斜
縞ピツチＰと帯幅ｄをＰ≦2dの関係に設定した
一対の傾斜縞帯Ｓと、前記円筒体４，５上に軸線
方向に沿つて等間隔に配列した受光素子群Cnと
を具え、 前記傾斜縞帯Ｓを光照射する事により、両回転
軸部１，２間の相対変位に対応して傾斜縞帯Ｓの
一部が円周線上に連続して配列されて生じる明／
暗信号を前記受光素子群Cnで捕え、該明／暗信
号の発生位置及び繰返し数を計数する事により前
記両回転軸１，２間の相対変位角を検知可能に構
成した回転軸の相対変位角検出装置を提案する。
これを図について説明する。第１図イ，ロ，ハは
傾斜縞帯を設けた２個の円筒面の展開図、第２図
はその詳細図で、Ａ，Ｂは２枚の透明基板、Ｓは
不透明傾斜縞、Ｉ−Ｘ図は明暗の特性曲線図、Ｗ
は傾斜縞帯の巾、ｄは傾斜縞巾、ｐは傾斜縞ピツ
チ、Ｐは傾斜高さ、θは傾斜角で、Ｂ基板はＡ基
板の裏返しの関係に置かれるものである。光源を
紙面の背後に置き、此れを透過する光束はイ図で
はx3の点は０で暗、x1の点では脉動光束の最大
値、ロ図はx2点で零、x1、x3の点では、その中間
の値、ハ図ではx1点で零、x3点で最大値となる。
これはＡ基板に対してＢ基板が１ピツチのｐの変
位によるもので明暗が一回行われる。此のような
一定変位値においては傾斜縞帯の長さ方向に移動
させても透過光の０の値には変化がなく、これを
除く他の位置の受光素子は傾斜縞Ｓの通過数、即
ち回転数で光束は変調され零と最大値の範囲内で
脉動する。従つて相対変位値の検出は受光素子の
光束が傾斜縞帯の移動に対して変化しない線上の
点で求めれば、最も確実に変位角の計数を行うこ
とができるものである。 若し傾斜縞が反射性のものとし、受光素子に光
源よりの光束が反射光であれば、最大値の光束で
脉動の全くない円周線ができる。この計測により
回転速度に影響されることがなく、相対変位角の
検出ができることになる。基板と傾斜縞との投射
光による受光素子の論理表を次に示す。０は暗、
１は明である。
【表】
【表】
次に透過光、反射光の０或は１で脉動の全く生
じない値とするためには、ｐ≦2d（透明基板、遮
光傾斜縞No.１）とし、相対変位値の感度、即ち分
解能を上昇するためには機構的なものは勿論であ
るが、傾斜縞帯の巾Ｗ内に受光素子を複数個並べ
ればよく、これを仮りに10個とすれば10倍に分解
能を高めることができる。Ｗの巾が狭い場合には
光フアイバーのようなものを受光端とすることで
容易にその目的を達成することができる。 次は傾斜縞の角度、tanθ＝Ｐ／Ｗを小さくするこ とである。その限度はtanθ＝ｄ／Ｗｐ／2Wであり、 他にはｄを小さな値とすることにより分解能は向
上するが、傾斜縞帯の全長に亘りＡ、Ｂ基板上の
傾斜縞相互の重ね合わせの寸法誤差が許容範囲内
に置かれなければならない。これは回転軸に装架
される円筒の直径、即ち傾斜縞帯の長さの加工精
度や、回転体の機械精度、その経済性にも関係す
る。 第３図は回転中におけるトーシヨンバーの捩り
角検出装置で、１を駆動軸とすれば２は被駆動
軸、３は捩れ軸で、駆動軸１及び被駆動軸２には
図のように円筒４，５が取りつけられ、夫々の内
外円筒４，５には傾斜縞Ｓをスリツトとして相互
に交叉するように打ち抜かれる。円筒の内方には
光源６を固定させ、円筒の外方には傾斜縞巾Ｗの
範囲内に軸心にそつて複数の受光素子C1〜Coが
等間隔で配置される。此の場合には透過光０の円
周線上の受光素子の信号が計数される。次に新た
な変位角に対して透過光０の円周線は軸心方向に
移動し、これに対応する受光素子の信号で計数が
行われ、前記の受光素子の前後の受光素子で加算
及び減算の信号を発信させ、これにより原点から
の相対変位角の計数が行われる。更に傾斜縞Ｓを
通しての脉動数Ｎは傾斜縞数と回転数ｎとの積
nNで、Ｎは一定であるから、これに変位角との
デイジタル積を求めれば、駆動軸１より被駆動軸
２に伝達される軸動力をデイジタル量で直接表示
させることができる。このような受光素子C1〜
Coからの出力に依る演算或はその回路は既に周
知のものであるから、その説明は省略する。 第４図は可撓軸を利用したもので、１を駆動軸
とすれば、２は被駆動軸、３はコイルバネで軸の
捩れ部分である。これは円筒４，５に設けられた
反射基板とスリツトの組合せで、論理表No.８の場
合である。C1〜Coは光フアイバを受光端とした
もので、６は光源である。回転中のトルク及び軸
動力のデイジタル表示が行われる。 本発明は以上の説明のように僅かな角度で相互
に交叉する傾斜縞を設け、光源よりの光束の脉動
のない円周線上における明又は暗の発生する位置
及びその繰返しによる回数を計数させる…相対変
位角の検出のために、その構造は頗る簡単であ
り、従つて軸径の極めて大きな場合の変位角の検
出、即ち大容量の捩れ動力計用の変位角センサー
として好適なものである。且つ原理上より非接触
型で、静止状態での指示の較正も行うことがで
き、表示の全領域に亘り比例性を有し高精度の変
位較或は軸動力をデイジタル的に指示させること
ができるものである。
じない値とするためには、ｐ≦2d（透明基板、遮
光傾斜縞No.１）とし、相対変位値の感度、即ち分
解能を上昇するためには機構的なものは勿論であ
るが、傾斜縞帯の巾Ｗ内に受光素子を複数個並べ
ればよく、これを仮りに10個とすれば10倍に分解
能を高めることができる。Ｗの巾が狭い場合には
光フアイバーのようなものを受光端とすることで
容易にその目的を達成することができる。 次は傾斜縞の角度、tanθ＝Ｐ／Ｗを小さくするこ とである。その限度はtanθ＝ｄ／Ｗｐ／2Wであり、 他にはｄを小さな値とすることにより分解能は向
上するが、傾斜縞帯の全長に亘りＡ、Ｂ基板上の
傾斜縞相互の重ね合わせの寸法誤差が許容範囲内
に置かれなければならない。これは回転軸に装架
される円筒の直径、即ち傾斜縞帯の長さの加工精
度や、回転体の機械精度、その経済性にも関係す
る。 第３図は回転中におけるトーシヨンバーの捩り
角検出装置で、１を駆動軸とすれば２は被駆動
軸、３は捩れ軸で、駆動軸１及び被駆動軸２には
図のように円筒４，５が取りつけられ、夫々の内
外円筒４，５には傾斜縞Ｓをスリツトとして相互
に交叉するように打ち抜かれる。円筒の内方には
光源６を固定させ、円筒の外方には傾斜縞巾Ｗの
範囲内に軸心にそつて複数の受光素子C1〜Coが
等間隔で配置される。此の場合には透過光０の円
周線上の受光素子の信号が計数される。次に新た
な変位角に対して透過光０の円周線は軸心方向に
移動し、これに対応する受光素子の信号で計数が
行われ、前記の受光素子の前後の受光素子で加算
及び減算の信号を発信させ、これにより原点から
の相対変位角の計数が行われる。更に傾斜縞Ｓを
通しての脉動数Ｎは傾斜縞数と回転数ｎとの積
nNで、Ｎは一定であるから、これに変位角との
デイジタル積を求めれば、駆動軸１より被駆動軸
２に伝達される軸動力をデイジタル量で直接表示
させることができる。このような受光素子C1〜
Coからの出力に依る演算或はその回路は既に周
知のものであるから、その説明は省略する。 第４図は可撓軸を利用したもので、１を駆動軸
とすれば、２は被駆動軸、３はコイルバネで軸の
捩れ部分である。これは円筒４，５に設けられた
反射基板とスリツトの組合せで、論理表No.８の場
合である。C1〜Coは光フアイバを受光端とした
もので、６は光源である。回転中のトルク及び軸
動力のデイジタル表示が行われる。 本発明は以上の説明のように僅かな角度で相互
に交叉する傾斜縞を設け、光源よりの光束の脉動
のない円周線上における明又は暗の発生する位置
及びその繰返しによる回数を計数させる…相対変
位角の検出のために、その構造は頗る簡単であ
り、従つて軸径の極めて大きな場合の変位角の検
出、即ち大容量の捩れ動力計用の変位角センサー
として好適なものである。且つ原理上より非接触
型で、静止状態での指示の較正も行うことがで
き、表示の全領域に亘り比例性を有し高精度の変
位較或は軸動力をデイジタル的に指示させること
ができるものである。
第１図は、本発明の原理を示す傾斜縞帯の説明
図で、イ，ロ，ハ図は基板Ａ，Ｂの相対変位で生
ずる光束の変化をＩ−Ｘ特性曲線で示したもの。
第２図は傾斜縞の型状を示す説明図、第３図及び
第４図は本発明の用例を示した軸動力検出装置
で、１：駆動軸、２：被駆動軸、３：捩れ軸、
４，５：は回転円筒、６：光源C1〜Co受光素子。
図で、イ，ロ，ハ図は基板Ａ，Ｂの相対変位で生
ずる光束の変化をＩ−Ｘ特性曲線で示したもの。
第２図は傾斜縞の型状を示す説明図、第３図及び
第４図は本発明の用例を示した軸動力検出装置
で、１：駆動軸、２：被駆動軸、３：捩れ軸、
４，５：は回転円筒、６：光源C1〜Co受光素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定部を挟んでその両側に位置する回転軸
部より夫々同心状に且つ重ね合う如く延設させた
一対の円筒体と、互いに僅かに斜交可能に、前記
角円筒体の周面上に夫々形成され、その傾斜ピツ
チＰと帯幅ｄをＰ≦2dの関係に設定した一対の
傾斜縞帯と、前記円筒体上に軸線方向に沿つて等
間隔に配列した受光素子群とを具え、 前記傾斜縞帯を光照射する事により、両回転軸
部間の相対変位に対応して傾斜縞間の重なりによ
り生成される明／暗信号を前記受光素子群で捕
え、該明／暗信号を計数処理する事により前記両
回転軸間の相対変位角を検知可能に構成した回転
軸の相対変位角検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12085484A JPS61706A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 傾斜縞を利用した回転軸の相対変位角検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12085484A JPS61706A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 傾斜縞を利用した回転軸の相対変位角検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61706A JPS61706A (ja) | 1986-01-06 |
| JPH0377929B2 true JPH0377929B2 (ja) | 1991-12-12 |
Family
ID=14796586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12085484A Granted JPS61706A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 傾斜縞を利用した回転軸の相対変位角検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61706A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4971805B2 (ja) * | 2007-01-16 | 2012-07-11 | 株式会社小野測器 | トルクセンサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633645A (en) * | 1979-08-01 | 1981-04-04 | Eastman Kodak Co | Forming color element image |
| JPS5674609A (en) * | 1979-11-24 | 1981-06-20 | Tomiya Iwasaki | Transit |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP12085484A patent/JPS61706A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633645A (en) * | 1979-08-01 | 1981-04-04 | Eastman Kodak Co | Forming color element image |
| JPS5674609A (en) * | 1979-11-24 | 1981-06-20 | Tomiya Iwasaki | Transit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61706A (ja) | 1986-01-06 |
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