JPH0448216A - 光学式変位検出器 - 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】 利用産業分野 この発明は、静電気に弱い電子部品を使用せず、磁界、
電界の影響を受けない安定性、耐久性にすぐれた光学式
変位検出器に係り、被変位測定物に接続して変位可能に
した明暗パターンを回転させて、これを光学的に検出し
、パターンの明部と暗部の比率の変動で変位量を検出す
る光学式変位検出器に関する。

背景技術 従来、各種アクチュエータ等の変位や角度を検出するた
めには、リニアポテンショメータ、差動トランス式変位
検出器、差動トランス式角度検出器、光電式ロータリー
エンコーダー等が使用されている。

ポテンショメータは、その使用方法が簡単なため、多用
途に使われているが、耐久性、信頼性に問題がある。ま
た、差動トランス方式のものは耐久性、信頼性が要求さ
れる用途に使用されている。

かかる変位検出器と電気的処理部を接続するために、電
気ケーブルを使用しているが、この検出器やケーブルが
強い電界、磁界、ライトニング、または爆発性雰囲気に
曝される場合、検出器の信頼性が低下する問題があった
。

また、光電式の場合、発光ダイオードやアンプなどの電
子部品を多用しており、静電気、磁界、電界の影響を受
けやすい問題があった。

また、検出部に電子部品を用いない光学式変位検出器と
して、光軸を対向させた一対の光ファイバーの先端に集
光レンズを設け、集光レンズ間に被変位測定物に接続し
た光学フィルターを配置し、特定波長範囲の光源からの
光を透過させて、光学フィルターの透過光を分光測定し
て変位測定を行う検出器が提案（実開昭５６−７９８１
１号）されている。

上記変位検出器は検出部に電子部品を用いないが、変位
検出に際して分光測定が必要であり、機構が複雑になる
。

この発明は、変位検出器に電子部品を使用せず、強い電
界、磁界、ライトニング、または爆発性雰囲気等に曝さ
れても影響を受けず、簡単な機構で安定して高分解能の
検出が可能でかつ耐久性にすぐれた光学式変位検出器の
提供を目的としている。

発明の概要 この発明は、 内周面に位置情報を持つ明暗パターンを設け、外周部に
フィンを設けて圧力流体で回転可能にしたドラムからな
り、かつ外部入力軸を設けて被変位測定物の変位と同期
可能に支持した回転ドラム部と、 回転パターンの明暗を光ファイバーに投入し、パルス幅
変調された信号として検出する光学検出部とから構成し
、 回転パターンの明部と暗部の比率の変動を、被変位測定
物の変位として検知することを特徴とする光学式変位検
出器である。

この発明は、位置情報を持つ明暗パターン有する回転ド
ラム部を圧空あるいは油圧などを使って回転させ、光フ
ァイバーを使用して回転ドラム部内周面のパターンの明
暗をパルス幅変調された信号として光学的に検出するも
ので、当該パターンの明部と暗部の比率が、光学的検出
部と回転ドラム部との相対的な位置を表し、これにて被
変位測定物の変位として検知する光学式変位検出器であ
る。

この発明の光学式変位検出器は、被変位測定物の変位を
、種々公知の機械的変換機構にて、回転ドラム部に接続
した外部人力軸へ直線移動として入力することにより、
ロータリアクチュエータの角度検出１、ペダルの位置検
品、ハンドルの角度検出、バタフライバルブの角度検出
など、種々の変位の検知が可能である。

図面に基づ〈発明の開示 第１図はこの発明による光学式変位検出器の一実施例を
示す縦断説明図である。第２図は位置情報を持つ明暗パ
ターンの一実施例を示す展開斜視説明図である。第３図
と第４図は第２図の明暗パターンによる検知信号例を示
す説明図であり、各図ａは光学的検出部と回転ドラム部
の位置を示す説明図、各図すは明暗パターンを示す回転
ドラム部の一部展開説明図、各図Ｃは時間と検出光度と
の関係を示すグラフである。

構成 この発明による光学変位検出器は、回転ドラム部（１）
と光学検出部（１０）とを収納したハウジング部（２０
）より構成される。

回転ドラム部（１）は、密閉された箱型のハウジング部
（２０）内に回転自在に収納される。すなわち、ハウジ
ング部（２０）の上面に直線軸受（２１）にて外部入力
軸（２２）が軸方向に移動可能に支持され、この外部入
力軸（２２）の内側先端に、回転ドラム部（１）が軸受
（２３）を介して回転自在に配置しである。

外部入力軸（２２）は被変位測定物と接続されており、
被変位測定物の変位が回転ドラム部（１）の外部入力軸
（２２）軸方向の変位量と一致する構成である。

また、回転ドラム部（１）は、その外周面に所要数、形
状からなるブレードフィン（２）が設けられ、また、ハ
ウジング部（２０）の下面及び上面に導入管（２４）と
導出管（２５）が各々設けられて圧空が部内に導人され
るため、圧空にて回転ドラム部（１）が所要回転数で回
転する。

光学検出部（１０）は、先端に集光レンズを設けた光フ
ァイバー（１１）と、光軸を一致させて集光レンズ（１
２）に回転パターンの明暗を投入するためのミラー（１
３）からなり、光ファイバー（１１）とミラー（１３）
は図示しないが一体化して、その光軸が上記回転ドラム
部（１）の回転軸と一致するように回転ドラム部（１）
内に挿入配置される。

しかし、光学検出部（１０）は、回転ドラム部（１）の
外部入力軸（２２）軸方向の移動とは無関係に所要位置
にて相対するよう、ハウジング部（２０）の下面部に固
定配置されている。

さらに、回転ドラム部（１）の内周面には、第２図に示
す如く、周方向に明部（４）と暗部（５）が交互に表れ
、軸方向には明部（４）と暗部（５）の量が異なるよう
に、三角形の組合せによる明暗パターン（３）が施され
ている。

作用 変位の検出は、第３図ａに示す如く、回転ドラム部（１
）が所要の回転中に外部入力軸（２２）方向に移動して
、ある位置にあるとすると、光学検出部（１０）の走査
位置は同図すに示す如く、明暗パターン（３）の上部位
置であり、検出光の強さが同図Ｃの如く、パルス幅変調
された信号として光学的に検出でき、外部入力軸（２２
）の変位は収ａ／ｂ）として検知できる。

続いて、第４図ａに示す如く、回転ドラム部（１）が外
部入力軸（２２）方向で上方に移動すると、光学検出部
（１０）の走査位置は同図すに示す如く、明暗パターン
（３）の下部位置であり、検出光の強さが同図Ｃの如く
変動し、外部入力軸（２２）の変位ｆ（ａ／Ｉ））が先
の第３図Ｃより変化しており、常に回転ドラム部（１）
の現在位置の検知ができる。

すなわち、パターンの明部と暗部の比率が、所要位置に
固定されている光学検出部（１０）と、外部入力軸（２
２）と接続された回転ドラム部（１）との相対的な位置
関係を被変位測定物の変位として高分解能で検知できる
。

発明の効果 この発明による光学式変位検出器は、検出機構に電子部
品を使用せず、強い電界、磁界、ライトニング、または
爆発性雰囲気等に曝されても影響を受けず、安定して高
分解能の検出が可能でかつ耐久性にすぐれている。

この発明による光学式変位検出器は、位置情報を持つ明
暗パターン有する回転ドラム部を圧空あるいは油圧など
を使って回転させ、光ファイバーを使用して回転ドラム
部内周面のパターンの明暗をパルス幅変調された信号と
して光学的に検出するため、静電気に弱い電子部品を使
用しないで、すべて非金属で作成することができ、磁界
、電界の影響を受けず、本質的に防爆性機器であり、安
定性、耐久性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による光学式変位検出器の一実施例を
示す縦断説明図である。第２図は位置情報を持つ明暗パ
ターンの一実施例を示す展開斜視説明図である。第３図
と第４図は第２図の明暗パターンによる検知信号例を示
す説明図であり、各図ａは光学的検出部と回転ドラム部
の位置を示す説明図、各図すは明暗パターンを示す回転
ドラム部の一部展開説明図、各図Ｃは時間と検出光度と
の関係を示すグラフである。 １・・・回転ドラム部、２・・・ブレードフィン、３・
・・明暗パターン、４・・・明部、５・・・暗部、１０
・・光学検出部、１１・・光ファイバー１２・・・集光
レンズ、１３・・・ミラー２０・・・ハウジング部、２
１・・・直線軸受、２２・・・外部入力軸、２３・・・
軸受、２４・・・導入管、２５・・・導出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内周面に位置情報を持つ明暗パターンを設け、外周部に
   フィンを設けて圧力流体で回転可能にしたドラムからな
   り、かつ外部入力軸を設けて被変位測定物の変位と同期
   可能に支持した回転ドラム部と、 回転パターンの明暗を光ファイバーに投入し、パルス幅
   変調された信号として検出する光学検出部とから構成し
   、 回転パターンの明部と暗部の比率の変動を、被変位測定
   物の変位として検知することを特徴とする光学式変位検
   出器。