JPH063365Y2 - 光・電気・流体複合ロータリジョイント - Google Patents

光・電気・流体複合ロータリジョイント

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JPH063365Y2
JPH063365Y2 JP1987155690U JP15569087U JPH063365Y2 JP H063365 Y2 JPH063365 Y2 JP H063365Y2 JP 1987155690 U JP1987155690 U JP 1987155690U JP 15569087 U JP15569087 U JP 15569087U JP H063365 Y2 JPH063365 Y2 JP H063365Y2
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JP
Japan
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prism
rotating
rotary
fixed body
optical
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JP1987155690U
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敏夫 深堀
裕幸 樟山
茂生 岡田
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は回転体と固定体とにそれぞれ設置される複数本
の光ファイバ相互間,導線相互間および流体導管相互間
をそれぞれ光学的,電気的,機械的に接続する光・電気
・流体複合ロータリジョイントに関するものである。
[従来の技術] 最近、高絶縁,無誘導等の特長をもつ光ファイバによる
光通信が発達し、回転体(あるいは移動体)と固定体と
の間を電気信号ではなく、光ロータリジョイントを用い
光信号を伝送することができるようになった。
その際、回転体には例えば照明用や双方向通信用の電
源、冷却水,潤滑油,圧縮空気等の流体が必要な場合が
多いが、従来は多芯光ロータリジョイントと電源エネル
ギ用のスリップリングと回転流体継手を別個に設置して
いた。これは、従来、流体継手は回転中心に設置されて
いたが、多芯光ロータリジョイントでは光学部品が回転
中心にあるため、多芯光ロータリジョイントとは別な場
所に設置する必要があったことが一つの理由である。
[考案が解決しようとする問題点] このように、電気スリップリング、回転流体継手および
光ロータリジョイントが別個に設置されているため、光
ファイバと電線コードが複雑に交錯し、システムの構造
設計,製作に多大の時間と費用を要していた。更にスペ
ース効率も悪く大型化し、またメンテナンスも大変であ
った。
本考案の目的は前記した従来技術の欠点を解消し、電気
エネルギあるいは電気信号と、液体,気体等の流体と、
複数の光信号とを接続する一体化した多芯光・電気・流
体の複合ロータリジョイントを提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本考案の光・電気・流体複合ロータリジョイントは、回
転体と固定体との間に回転体と同軸に設けられ、回転体
に減速歯車機構を介して連結されて回転体の1/2の角速
度で回転駆動され、回転体側の回転像を固定体側に静止
像として伝達するための台形プリズム等の回転プリズム
と、回転プリズムの入・出射面側にそれぞれ設けられ回
転プリズムの口径外の領域の光を回転プリズムの軸方向
に沿う口径内の光として回転プリズムに案内する菱形プ
リズムと、菱形プリズムを介して回転プリズムの入・出
射面にそれぞれ光学的に臨ませ且つ互いに光学的に対向
させて回転体と固定体とに設置された複数対の集束性レ
ンズと、これら集束性レンズにそれぞれ光学的に接続さ
れた光ファイバと、回転体に配線された導線と固定体と
に配線された導線とを相互接続すべく、回転体と固定体
の一方に設けられたスリップリングとスリップリングに
接触させて他方に設けられたブラシと、回転体に配置さ
れた流体導管と固定体に配置された流体導管とを相互接
続すべく、回転体と固定体との対向面部に回転軸と同心
に設けられた円環状の回転流体継手とを備えたものであ
る。
[作用] 入射側光ファイバからの入射光は、回転プリズムの口径
外の領域に位置する集束性レンズで平行光とされ、菱形
プリズム内で反射され回転プリズムの軸方向に沿う光と
されて回転プリズムの入射面に入射する。回転プリズム
にその入射面より入射した光は、回転プリズムの作用に
よりその進路が変更され、回転プリズムの軸方向に沿う
光とされて出射面より出射する。回転プリズムの出射面
からの出射光は菱形プリズム内で反射され回転プリズム
の口径外の領域に位置する集束性レンズへと導かれ、集
束性レンズにより入射側光ファイバに結合される。
回転プリズムは、台形プリズムに代表されるように、入
射像と出射像との間に倒立像の関係を生じさせる性質が
あり、これが回転体の1/2の角速度で回転することによ
って、回転体側の回転像は静止像とされて固定体側に伝
送される。あるいは、固定体側の静止像は回転プリズム
により回転体と同一角速度の回転像とされて回転体側に
伝送される。このため、回転体が回転しても、回転プリ
ズムを介して対向する回転体側と固定体側の対応する入
・出射側光ファイバの光学的接続は維持される。
また、回転体側と固定体側の導線間の電気的接続は、回
転体が回転しても回転体と固定体の一方に設けたスリッ
プリングと他方に設けたブラシとの接触により維持され
る。
また、回転体側と固定体側の流体導管間の機械的接続
は、回転体が回転しても回転体と同心に設けられた円環
状の回転流体ジョイントにより保たれる。
[実施例] 本考案の一の実施例を第1図により説明する。
第1図に示すように、カップ状の固定体1には回転体2
の一部が挿入され回転自在に支持されている。また固定
体1内には台形プリズム3を支持するプリズムホルダ4
が回転体2の回転軸上に設けられている。プリズムホル
ダ4の端部は固定体1と回転体2とにそれぞれ軸受を介
して支持されている。台形プリズム3の入射面3aに臨
む位置には複数の菱形プリズム3が設けられ、それらの
外側にはレセプタクル41と共に集束性レンズ10がそ
れぞれ設置されている。また、台形プリズム3の出射面
3cに臨む位置にも菱形プリズム40が設けられ、各菱
形プリズム40の外側にはレセプタクル42と共に集束
性レンズ11が設置されている。これら集束性レンズ1
0,11は、レセプタクル41,42の取付けスペース
の関係上、台形プリズム3の口径から外れた位置に設け
られている。プリズムホルダ4外側の固定体1内には回
転体2の回転を1/2の角速度に減速してプリズムホルダ
4に伝達する減速歯車機構9が設けられている。減速歯
車機構9は、回転体2の外周に取付けられた歯車9a
と、固定体1内に回転自在に支持された軸9eに取付け
られ、歯車9aと噛合する歯車9bと、軸9e上に設け
られ、プリズムホルダ4の中央外周部の歯車9dと噛合
する歯車9cとから成っている。
固定体1の回転体2側には回転体2外周と摺動するよう
に設置された複数のブラシ21が絶縁体のホルダ29上
に固定され、ブラシ21から固定体1内を通過して固定
側ソケット19まで複数の導線20が配線されている。
回転体2の外周には各々が個別に絶縁された複数のスリ
ップリング22が設けられており、スリップリング22
から回転側ソケット24までは導線23が導かれてい
る。
固定体1の回転体2側には回転流体継手静止部35が、
また回転体2の固定体1側には回転流体継手回転部36
がそれぞれ回転体2の回転中心軸を中心とする円周上に
設置され、静止部35と回転部36との間はシール部材
によりシールされている。静止部35と固定側の流体ジ
ョイント33との間の固定体1内には導路34が、また
回転部36の回転体2側には流体ジョイント37が設置
されている。
回転体2が角速度ωで回転すると、プリズムホルダ4及
び台形プリズム3は減速歯車機構9によって1/2ωの角
速度で同方向に回転駆動されるようになっているため、
回転体2側の回転像は固定体1からみると、静止状態と
なるので、回転体2の回転に拘らず複数対の入・出射側
光ファイバ5,7間の接続が可能となる。すなわち、光
信号はフェルール6に保持された光ファイバ5から出射
し集束性レンズ10でコリメートされ、菱形プリズム3
9に入射する。菱形プリズム39に入射した光は、台形
プリズム3の口径外方に位置する端面で全反射されて直
角に進路を変え、菱形プリズム39の軸(台形プリズム
3の径方向)に沿って進み、さらに台形プリズム3の口
径内方に位置する端面で直角に全反射されて菱形プリズ
ム39より出射し、台形プリズム3の入斜面3aに台形
プリズム3の軸に平行に入射する。入射面3aからの光
は底面3bで全反射し、出射面3cで屈折し、光軸に沿
う平行光となって出射側の菱形プリズム40に入射し、
前記同様、同プリズム40内で2回全反射し、集束性レ
ンズ11で光ファイバ7に集束されて回転側に伝送され
る。その他の光ファイバについても同様である。
本実施例のように、集束性レンズ10,11を菱形プリ
ズム39,40を介して台形プリズム3の入・出射面3
a,3cに光学的に臨ませることにより、台形プリズム
3の入・出射部の光路を台形プリズム3の口径の外側に
拡大させることができる。したがって、小さくかつ短い
台形プリズム3でも従来の光コネクタを用いて多芯の光
ファイバを接続することが可能である。台形プリズム3
を縮小化することで、複合ロータリジョイントの小形化
を図り、ひいては入射側と出射側の光ファイバ5,7間
の距離短縮化によって光の伝送損失の低減を図れる。
次に電気信号又は電気エネルギは導線17から電気コネ
クタ18,19を経て固定体1内の導線20を介してブ
ラシ21に通じ、更に回転体2のスリップリング22と
摺接し、回転体2内の導線23から電気コネクタ24,
25を経て回転側の導線26へと送られる(または逆方
向に電気信号・電気エネルギが送られる)。また、気体
あるいは液体等の流体は導管32から固定体1に取付け
た流体ジョイント33を介して連通された導路34へと
送られ、導路34を経て円環状の回転流体継手静止部3
5の一端に導かれる。更に流体は回転流体継手回転部3
6を通り、流体ジョイント37を経て回転体2側の導管
38に送られる(または逆に流体を送る)。
なお、上記実施例では台形プリズムを用いた光ロータリ
ジョイントについて述べたが、回転体の1/2の角速度で
同方向に回転すると像が静止するイメージローテータプ
リズムやペチャンプリズムを用いても同様な機能が得ら
れる。
また、上記実施例では導路34は1本であるが、同心状
に複数の導路を形成し、それぞれに流体ジョイントを設
置すれば、多種の流体の接続が可能となる。
[考案の効果] (1)電気信号あるいはエネルギの接続、流体,気体等の
流体の接続および光信号の接続を一体化されたロータリ
ジョイント内で行うことができ、コンパクト化が図れ、
スペース効率が大幅に向上する。
(2)菱形プリズムを設けて回転プリズムの入・出射部の
光路を回転プリズムの外側に拡大させているため、小さ
くかつ短い回転プリズムでも光ファイバを接続するため
のスペースを確保でき、従来の光コネクタを用いて多芯
の光ファイバを接続できると共に、入射側と出射側の光
ファイバ管の距離を短縮でき、光の伝送損失を低減する
ことができる。
(3)シンプルな構造であり、システム設計および製造が
容易であり、大幅なコストダウンが図れる。
(4)高圧の電気エネルギと同時に光信号を伝送しても誘
導を受けないので、高品質の光通信が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係る光・電気・流体複合ロータリジョ
イントの一実施例を示す縦断面図である。 図中、1は固定体、2は回転体、3は台形プリズム、4
はプリズムホルダ、5は入射側光ファイバ、7は出射側
光ファイバ、6,8はフェルール、9は減速歯車機構、
10,11は集束性レンズ、17,20,23,26は
導線、18,19,24,25は電気コネクタ、21は
ブラシ、22はスリップリング、32,38は導管、3
3,37は流体ジョイント、34は導路、35は回転流
体継手静止部、36は回転流体継手回転部、39,40
は菱形プリズ、41,42はレセプタクルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−259208(JP,A) 特開 昭61−213806(JP,A) 特開 昭60−17408(JP,A) 実開 昭56−23908(JP,U)

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転体と固定体との間に回転体と同軸に設
    けられ、回転体に減速歯車機構を介して連結されて回転
    体の1/2の角速度で回転駆動され、回転体側の回転像を
    固定体側に静止像として伝達する台径プリズム等の回転
    プリズムと、回転プリズムの入・出射面側にそれぞれ設
    けられ回転プリズムの口径外の領域の光を回転プリズム
    の軸方向に沿う口径内の光として回転プリズムに案内す
    る菱形プリズムと、菱形プリズムを介して回転プリズム
    の入・出射面にそれぞれ光学的に臨ませ且つ互いに光学
    的に対向させて回転体と固定体とに設置された複数対の
    集束性レンズと、これら集束性レンズにそれぞれ光学的
    に接続された光ファイバと、回転体に配線された導線と
    固定体とに配線された導線とを相互接続すべく、回転体
    と固定体の一方に設けられたスリップリングとスリップ
    リングに接触させて他方に設けられたブラシと、回転体
    に配置された流体導管と固定体に配置された流体導管と
    を相互接続すべく、回転体と固定体との対向面部に回転
    軸と同心に設けられた円環状の回転流体継手とを備えた
    ことを特徴とする光・電気・流体複合ロータリジョイン
    ト。
JP1987155690U 1987-10-12 1987-10-12 光・電気・流体複合ロータリジョイント Expired - Lifetime JPH063365Y2 (ja)

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JPH0159202U JPH0159202U (ja) 1989-04-13
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2780487B2 (ja) * 1990-11-30 1998-07-30 日立電線株式会社 多心光ロータリージョイント
DE202009003650U1 (de) * 2009-03-14 2009-05-20 H & B Electronic Gmbh & Co. Kg Kupplungsanordnung

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JPS5926756Y2 (ja) * 1979-07-30 1984-08-03 古河電気工業株式会社 回転体と非回転体とにわたる信号、電力などの受け渡し装置
JPS6017408A (ja) * 1983-07-08 1985-01-29 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd 光ロ−タリ−コネクタ装置
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JPS61259208A (ja) * 1985-05-14 1986-11-17 Tokyo Optical Co Ltd 多芯光フアイバ用コネクタ

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