JPH0452533A - トルクトランスジューサー - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は軸に加わるトルクの大きさを検出するために
用いられるトルクトランスジューサに関する。

〔従来の技術〕

従来のトルクトランスジューサにおいては、入力軸と出
力軸との間に磁気結合要素が般けられ、トルクが加わっ
たときに起こるトーションバーの捻れによってその要素
の磁気結合状態が変化する。

トルクの大きさは、この変化に対応した電磁信号として
検出される。（例えば特開平１−２４４３２２号公報参
照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来のトルクトランスジューサにおいては。

トルクの大きさに対応する信号を得るために、複雑な形
状の磁気結合要素、電磁信号源および信号検出コイルが
必要である。このためトランスジューサの構造が複雑に
なると言う問題点があった。

本発明は上記従来技術の問題点（技術的課題）を解決す
るためになされたもので、トーションバーにより連結さ
れた入力軸および出力軸には一体回転自在に偏光板をそ
れぞれ固設し１発光要素から発せられた光が上記両偏光
板を透過して受光要素に達し得るよう配設するという衝
易な構成でトルク測定できるトルクトランスジューサを
提供することを目的とするものである。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に５本願発明のトルクトランスジ
ューサは、トーションバーにより連結された入力軸およ
び出力軸を回転自在に設け、上記各軸にはこれと一体回
転自在に偏光板をそれぞれ固設し、さらに発光要素およ
び受光要素を、上記発光要素から発せられた光が上記両
偏光板を透過して上記受光要素に達し得るような位置に
配設したものである。

〔作用〕

入力軸と出力軸との間にトルクが加わると、トーション
バーが捻れ、両軸にそれぞれ固設された偏光板の相対角
度がトルクの大きさに応じて変化する。この相対角度の
変化の結果、Ｗ偏光板を透過する光量が変化し、受光素
子に達した光信号の増減としてトルクの大きさが検出さ
れる。

〔実施例〕

以下本願の実施例を示す図面について説明する。

１１１図において、１は入力軸、２は出力軸、３は両輪
を連結しているトーションバーである。上記入力軸１．
出力軸２は図示の如く太く形成され、捻じれに対するそ
の耐力が大となっている。次に５．６は入力軸１、出力
軸２と一体回転自在に設けられた支持体で、これらの対
向部は筒状に形成されている。７．８はそれぞれ支持対
５．６の端面に固設された偏光板ユニットで、それぞれ
軸ｌ、あるいは２と一体回転自在に設けられている。偏
光板ユニット７は、Ｉ！３図に示されるように、同心状
に填め合わされた２枚の環状偏光板９．ｌＯからなる。

第３図におけるＡ９、＾１０はそれぞれ偏光板９．１０
の偏光方向を示す矢印である。すなわち。

偏光板９の偏光方向は第３図の上下方向に対して時計方
向に４５”　　（１１３図の上下方向から時計方向に測
る角度を正、反時計方向に測る角度を負とする。）回転
しており、偏光板１０の偏光方向は一４５＠回転してい
る。偏光板ユニット８は第２図に示される環状偏光板９
’、　１０’から同様に構成されている。Ｉｆ２＋１の
矢印Ａ９’　、　ＡＩＯ’により示されるように、偏光
板９′、１０’の偏光方向は共に第２図の上下方向に一
数している。ここで２枚の偏光板の回転角（一方の偏光
板の偏光方向に対する他方の偏光板の偏光方向の角度差
）とこれらを通る光の透過率の関係を第４図、１１５図
について説明する。−様に偏光した自然光Ｎは１１の偏
光板円を通過してその偏光方向に透過可能な透過波Ｔ１
となり回転角θの偏光板Ｐ２を通過した後は両偏光板の
偏光方向に透過可能な透過波τ２となる。３１５図に示
されるように、両偏光板を透過する光の透過本は回転角
θとともに正弦波的に変化し、θ＝４５　　　１３５＠
ではθに対する透過率の直線性が最良になると共に、そ
の変化率が最大となる。

トーションバーが捻れていないときは、偏光板対９．９
′および１０．１０”は共にこれらのθの値に相当する
透過特性を示すように構成されている０次に１１、１２
はそれぞれ偏光板９．１０に対向する位置に設けられた
発光ダイオード等の発光要素である。

またｌｌ’、　１２’は偏光板９’、　１０’に対向す
る・位置に設けられたフォトダイオード、ＣｄＳ等の受
光要素で、受光要素１１′には発光要素１１から偏光板
９゜９′を透過した光が達するように、また受光要素１
２′には発光要素１２から偏光板ｌ０１１０’を透過し
た光が達するように構成されている。受光要素１１′、
１２′はその電気出力の差が形成されるように図示外の
回路に接続されている。

上記構成のトルクトランスジューサは入力軸ｌが駆動源
に接続され、出力軸２が負荷に接続される状態で使用さ
れ、駆動源からの回動はトーションバー３を介して負荷
に伝達される。上記回動が伝達される場合において、軸
１．２の間に加わるトルクがＯの場合には、トーション
バー３は捻じれず、受光要素１１″、１２’向身の出力
は等しい。従ってそれらの作動出力はＯとなり、トルク
は検出されない。一方、上記の場合において、軸１．２
の間にトルクが加わると、トーションバー３が捻じれる
。この捻じれ角を第３図においてαとすると、偏光板対
９，９′および１０．１０′の回転角はそれぞれ４５＃
−α、４５°＋αとなる。偏光板対における透過率の線
形性を仮定すると、受光要素１１１２′の差動出力は２
αに比例しトルクが検出される。なお、上記のように差
動出力構成を取れば、同一の捻れ角に対して２倍の精度
でトルクを検出でき、しかもＯトルクの場合の０出力調
整も回路技術によって容易になされる。上記の差動出力
構成によらず、例えば、発光要素１１、偏光板対９．９
受光要素１１′だけを含む構成による場合でも、受光要
素１１’の出力は回転角４５°−αの関数として得られ
、同様にトルクの検出が可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明にあっては、入出力軸１．２間にト
ルクが加わった場合、上記２枚の偏光板９．９′の回転
角度、したがって両偏光板を透過する光量が上記トルク
の大きさに応じて変化し、上記受光要素１２’からはト
ルクの大きさに対応する出力信号が得られる特長がある
。また、トルク検出部が２枚の偏光板９．９′、発光要
素１１および受光要素１１′から簡易に構成されると言
う利点がある。さらに、トルクの大きさを含む情報は光
信号として伝達されるので、電磁的なノイズの影響を受
けないと言う有用性がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１ＩＩはトルクト
ランスジューサ縦断面図、第２図は偏光板の偏光方向を
示すための、１１１図における■−■新面図、第３図は
３１２図と同様な、１１図における■−■断面図、第４
図は偏光方向が相互に回転した偏光板対の透過動作を説
明するための略示図、第５図は偏光板対の回転角と光の
透過−との関係を示すグラフである。 １・・・入力軸、２・・・出力軸、３・・　トーション
バー、９．９′、　　　・・偏光板、１１・発光要素、
１１′・・・受光要素。 纂１図 篤４図 ビ２ 第　３　図 阿　Ｚ　図 １５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トーションバーにより連結された入力軸および出力軸を
   回転自在に設け、上記各軸にはこれと一体回転自在に偏
   光板をそれぞれ固設し、さらに発光要素および受光要素
   を、上記発光要素から発せられた光が上記両偏光板を透
   過して上記受光要素に達し得るような位置に配設してい
   るトルクトランスジューサ。