JPH0452534A - トルクトランスジューサ - 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だめに
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設けられ。

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［Ｅ 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。

また、入力軸および出力軸の間に捻れによる角度差がな
ければトルクの大きさが検出されないと重う問題点もあ
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、入力軸と出力軸との間に、
応力により偏光特性が変化する光弾性材を介設し、発光
要素から発せられた光が光弾性材、偏光板から成る光路
系を透過して受光要素に達し得るようにすると言う簡易
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ために、本願発明のトルクトランス
ジューサは、応力により偏光特性が変化する光弾性材の
一端を入力軸に、その他端を出力軸にそれぞれ固着し、
偏光板を、上記光弾性材と共に光路系を形成し得る位置
に設け、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光路系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、光弾性材が
応力を受け、その偏光特性がトルクの大きさに応じて変
化する。この偏光特性の変化の結果、偏光板および光弾
性材からなる光路系を透過する光量が変化し、受光要素
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。

１１１１図において、１は入力軸でその先端に太く一体
に形成された接合部１′を備える。２は出力軸でその先
端に一体に形成された中空筒状の接合部２′を備える６
接合部１′は接合部２′に同軸状に挿入されている。３
は応力を受けたときその偏光特性が変化する光弾性材で
、その材質にはポリカーボネイト、アクリル、エポキシ
等が用いられる。

光弾性材３は環状に形成され、その外周面は上記接合部
２′の内筒面に接着などの方法により固着され、その内
周面は上記接合部１′の外周面に同様に固着されている
。４は光弾性材３の端面に対応する環状形に形成された
ミラーで、接合部２′の内端面に固定されている０次に
５，５は光弾性材３の、ミラー４とは反対側の端面に対
向する位置に設けられた偏光板で、これらの偏光板５、
光弾性材３およびミラー４が光路系６を構成している。

７は一方の偏光板５に対向配置された発光ダイオード等
の発光要素、８は他方の偏光板５に対向配置されたフォ
トトランジスタ、ＣｄＳ等の受光要素で、発光要素７か
ら発せられた光が上記光路系６を通して受光要素８に達
するように構成されでいる。２枚の偏光板を用いる場合
には両偏光板の回−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）を４５°程度にす
ると、検出すべきトルクに対して受光要素８に達する光
の変化率および線形性が良好になる。

上記構成のトルクトランスジューサは入力軸１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光弾性材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０の場合には、光弾性材３は応力
を受けず偏光特性を示さない、１３図において、　Ｌｌ
〜Ｌ６は光路系６各部の光信号を示すが、信号Ｌ１．　
Ｌ５だけが偏光盤５，５によりそれぞれ偏光され、信号
Ｌ３がミラー４により反射されて信号Ｌ４となり、受光
要素８には０トルクに相当する電気出力が得られる。

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、光弾性材３に応力が加わる。この応力によって
光弾性材３に偏光作用が生じるので、０トルクの場合に
比較してさらに信号Ｌ２、Ｌ４が光弾性材３により偏光
される。この結果、受光要素８には、０トルクの場合と
は異なり、トルクに対応した電気信号が得られ、トルク
が検出される。

この場合、光弾性材３にトルクによって捻れ等の歪が加
わらなくても、応力が加わりさえすればトルクの検出が
可能である。

次に第４図につき異なる実施例を説明する。この図にお
いて、先の実施例と同等の部材は対応する先の実施例の
部材番号にａを付したもので表し。

特に必要のない場合には部材の説明を省く。光弾性材３
ａは中空あるいは中実の円柱形に形成されている。この
実施例ではミラーが用いられていないため、光路系６ａ
は光弾性材３ａを一回だけ横切るように直進状に構成さ
れている。光弾性材にトルクによる応力が加わった場合
には、先の実施例の場合と同様に、受光要素８ａにはト
ルクに応じた電気信号が得られ、トルクが検出される。

〔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
ルクが加わって上記光弾性材３に応力が及んだ場合、そ
の偏光特性、したがって上記偏光板５および光弾性材か
らなる光路系６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８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
検出部がトルクの伝達を兼ねる光弾性材、偏光板、発光
要素７および受光要素から簡易に構成されると言う利点
がある。また、入力軸および出力軸の間に捻れによる角
度差が無くても、光弾性材に加わる応力だけによってト
ルクの大きさを検出できると言う特徴もある。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１図はトルクトラ
ンスジューサの縦断面図、第２図は第１図における■−
■新面図、第３図は光路系における光信号の偏光、反射
を説明するための略示的な斜視図、第４図はトルクトラ
ンスジュサの異なる実施例を示す縦断面図である。 １・・・入力軸、２ 弾性材、５．５ａ・ 要素、８．８ａ・ 系。 ・偏光板、７．７ａ・ ・受光要素、６．６ａ・ ・出力軸、３・ ・光 ・発光 ・光路 第１図 ３３図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 応力により偏光特性が変化する光弾性材の一端を入力軸
   に、その他端を出力軸にそれぞれ固着し、偏光板を、上
   記光弾性材と共に光路系を形成し得る位置に設け、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
   れた光が上記光路系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。