JPH0758176B2 - 角度変位センサ− - Google Patents
角度変位センサ−Info
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- JPH0758176B2 JPH0758176B2 JP17482986A JP17482986A JPH0758176B2 JP H0758176 B2 JPH0758176 B2 JP H0758176B2 JP 17482986 A JP17482986 A JP 17482986A JP 17482986 A JP17482986 A JP 17482986A JP H0758176 B2 JPH0758176 B2 JP H0758176B2
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- light
- axis
- rotational displacement
- shaft
- light receiving
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、例えば３次元立体表面の自由曲面を計測し
て、その被計測面の法線を求める法線検出器に使用する
ための、角度変位センサーに関する。
て、その被計測面の法線を求める法線検出器に使用する
ための、角度変位センサーに関する。
従来技術 従来、金型等の３次元立体表面の自由曲面の任意点に対
するティーチングの際、その点における法線方向を測定
するためには、その点に例えば法線定規を当ててその回
転変位を測定することにより、法線方向を求めている。
しかし、上記回転変位の測定は、ポテンショメータ、差
動トランス等を利用していることから、測定の際に法線
定規の測定軸を回転させるために、ある程度のトルクが
必要とされ、また比較的大きな構成であるため小さなス
ペースに組み込むことは困難であった。
するティーチングの際、その点における法線方向を測定
するためには、その点に例えば法線定規を当ててその回
転変位を測定することにより、法線方向を求めている。
しかし、上記回転変位の測定は、ポテンショメータ、差
動トランス等を利用していることから、測定の際に法線
定規の測定軸を回転させるために、ある程度のトルクが
必要とされ、また比較的大きな構成であるため小さなス
ペースに組み込むことは困難であった。
発明の目的 したがって、本発明の目的は、法線定規の測定軸のよう
な回転変位軸に機械的に影響を与えることなく、その回
転変位軸の回転変位を計測し得るように、角度変位セン
サーを簡単かつ小型に構成することにある。
な回転変位軸に機械的に影響を与えることなく、その回
転変位軸の回転変位を計測し得るように、角度変位セン
サーを簡単かつ小型に構成することにある。
発明の概要 上記の目的を構成するために、本発明は、２組の同径有
限の光ビームが直交するよう発光、受光部材を配置し、
この交差点の中心またはその近くの点を通り、２つの光
軸のそれぞれに直交する軸を中心として回転変位軸を光
ビームに対し回転自由で、しかも無接触に配置し、この
回転変位軸の光ビームの当たる位置に光ゲートとして所
定の切欠きを設けて、回転変位軸の回転変位により２つ
の光ビームを部分的に遮光することによって、この２つ
の光量を計測する各々の受光部材のアナログ出力を合算
して軸の回転変位量に比例する合算出力から回転変位量
を計測するようにしている。
限の光ビームが直交するよう発光、受光部材を配置し、
この交差点の中心またはその近くの点を通り、２つの光
軸のそれぞれに直交する軸を中心として回転変位軸を光
ビームに対し回転自由で、しかも無接触に配置し、この
回転変位軸の光ビームの当たる位置に光ゲートとして所
定の切欠きを設けて、回転変位軸の回転変位により２つ
の光ビームを部分的に遮光することによって、この２つ
の光量を計測する各々の受光部材のアナログ出力を合算
して軸の回転変位量に比例する合算出力から回転変位量
を計測するようにしている。
本発明による角度変位センサーは、好ましくは、発光部
材および受光部材として、半導体発光素子および半導体
受光素子と、各素子の発光部および受光部の前方に配置
された半球形のコリメータレンズとからなるフォトセン
サーが使用されている。
材および受光部材として、半導体発光素子および半導体
受光素子と、各素子の発光部および受光部の前方に配置
された半球形のコリメータレンズとからなるフォトセン
サーが使用されている。
さらに好ましくは、回転変位軸の光ゲート部は、遮光面
としての切欠きであり、その切欠きの断面は、半円形状
であり、かつ光ビームの有限直径は、回転変位軸の直径
の0.5ないし１倍である。
としての切欠きであり、その切欠きの断面は、半円形状
であり、かつ光ビームの有限直径は、回転変位軸の直径
の0.5ないし１倍である。
また、本発明による角度変位センサーは、好ましくは、
光ビームの直径と同径の互いに直交する第１および第２
の光路を有し、かつこれらの光路に対して垂直な軸孔を
有するブロックを備えていて、第１および第２の光路の
対向する端部に各々１組の発光部材および受光部材が光
軸に対して垂直方向に調整可能に取り付けられており、
軸孔には、回転変位軸が無接触に貫通している。
光ビームの直径と同径の互いに直交する第１および第２
の光路を有し、かつこれらの光路に対して垂直な軸孔を
有するブロックを備えていて、第１および第２の光路の
対向する端部に各々１組の発光部材および受光部材が光
軸に対して垂直方向に調整可能に取り付けられており、
軸孔には、回転変位軸が無接触に貫通している。
実施例の構成 以下に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図および第２図は、一例として、マグネット式の法
線検出器１の要部を示す。この法線検出器１は、測定桿
２の変位を検出するために、本発明の角度変位センサー
10x、10yを備えている。
線検出器１の要部を示す。この法線検出器１は、測定桿
２の変位を検出するために、本発明の角度変位センサー
10x、10yを備えている。
上記の測定桿２は、下端にマグネット３を備え、また上
端にカウンタバランス４を備えており、この測定桿２の
中心線上の重心点で、測定桿２に固着されたＸ線方向の
回転変位軸５を介して内側支持枠６によって、直交する
Ｘ軸の周りに回転自在に支承されている。マグネット３
の先端には、後述する測定桿２の被測定面Ｓに対する適
切な距離の接近を検知するために、指針3aが取り付けら
れている。上記内側支持枠６は、測定桿２と共通の重心
点を有するとともに、前記Ｘ軸に直交しかつ測定桿２の
重心点を通るＹ軸の周りに回転自在となるように、内側
支持枠６に固定されたＹ軸方向の回転変位軸７を介して
外側支持枠８に支承されている。外側支持枠８は、支持
アーム９により図示しない支持部に固定的に支持されて
いる。このようにして、測定桿２はＸ軸およびＹ軸方向
に、自由度２のジンバル機構により外側支持枠８に支持
されることになる。したがって、測定の際に、マグネッ
ト３が磁性体の被測定面Ｓに接近すると、マグネット３
の吸引力により、測定桿２は、第２図に示すように被測
定面Ｓに対して垂直となる。
端にカウンタバランス４を備えており、この測定桿２の
中心線上の重心点で、測定桿２に固着されたＸ線方向の
回転変位軸５を介して内側支持枠６によって、直交する
Ｘ軸の周りに回転自在に支承されている。マグネット３
の先端には、後述する測定桿２の被測定面Ｓに対する適
切な距離の接近を検知するために、指針3aが取り付けら
れている。上記内側支持枠６は、測定桿２と共通の重心
点を有するとともに、前記Ｘ軸に直交しかつ測定桿２の
重心点を通るＹ軸の周りに回転自在となるように、内側
支持枠６に固定されたＹ軸方向の回転変位軸７を介して
外側支持枠８に支承されている。外側支持枠８は、支持
アーム９により図示しない支持部に固定的に支持されて
いる。このようにして、測定桿２はＸ軸およびＹ軸方向
に、自由度２のジンバル機構により外側支持枠８に支持
されることになる。したがって、測定の際に、マグネッ
ト３が磁性体の被測定面Ｓに接近すると、マグネット３
の吸引力により、測定桿２は、第２図に示すように被測
定面Ｓに対して垂直となる。
さらに、内側支持枠６の一方のＸ軸方向の回転変位軸５
の支承部部付近には、Ｘ軸方向の回転変位軸５の回転変
位を測定するための角度変位センサー10xが内側支持枠
６に対して固定的に配置され、また外側支持枠８の一方
のＹ軸方向の回転変位軸７の支承部付近には、Ｙ軸方向
の回転変位軸７の回転変位を測定するための角度変位セ
ンサー10yが外側支持枠８に対して固定的に配置されて
いる。
の支承部部付近には、Ｘ軸方向の回転変位軸５の回転変
位を測定するための角度変位センサー10xが内側支持枠
６に対して固定的に配置され、また外側支持枠８の一方
のＹ軸方向の回転変位軸７の支承部付近には、Ｙ軸方向
の回転変位軸７の回転変位を測定するための角度変位セ
ンサー10yが外側支持枠８に対して固定的に配置されて
いる。
そして、前記指針3aは、測定桿２に設けられた接触セン
サー3bに関係づけられており、指針3aの先端が被測定面
Ｓに接触したときに接触センサー3bがこれを検知するよ
うになっている。なお、接触センサー3bとして、好まし
くは、導電性ゴム等の電気伝導性部材または接触圧検出
性能を有する部材が使用されている。他の実施態様によ
れば、指針3aは、導電材からなり、磁性体の被測定面Ｓ
と測定桿２との間に比較的低い電圧が印加されていて、
指針3aの先端が被測定面Ｓに接触したときに被測定面Ｓ
と測定桿２との間に発生する導通電流を計測して信号を
出力するようになっている。このようにして、被測定面
Ｓの法線方向の測定の際に、第２図に示すように、まず
測定桿２のマグネット３を被測定面Ｓから適切な距離Ｄ
に位置させたときに、接触センサー3bによって適切な距
離Ｄの検測ができる。
サー3bに関係づけられており、指針3aの先端が被測定面
Ｓに接触したときに接触センサー3bがこれを検知するよ
うになっている。なお、接触センサー3bとして、好まし
くは、導電性ゴム等の電気伝導性部材または接触圧検出
性能を有する部材が使用されている。他の実施態様によ
れば、指針3aは、導電材からなり、磁性体の被測定面Ｓ
と測定桿２との間に比較的低い電圧が印加されていて、
指針3aの先端が被測定面Ｓに接触したときに被測定面Ｓ
と測定桿２との間に発生する導通電流を計測して信号を
出力するようになっている。このようにして、被測定面
Ｓの法線方向の測定の際に、第２図に示すように、まず
測定桿２のマグネット３を被測定面Ｓから適切な距離Ｄ
に位置させたときに、接触センサー3bによって適切な距
離Ｄの検測ができる。
上記の角度変位センサー10x、10yは、同じ構成であり、
以下において、角度変位センサー10xについて、その構
成を説明する。
以下において、角度変位センサー10xについて、その構
成を説明する。
第３図は、角度変位センサー10xのＸ軸方向に見た断面
図である。Ｘ軸方向の回転変位軸５が無接触で、貫通す
る軸孔11aを有するブロック11には、前記軸孔11aに対し
て垂直な平面上で、互いに直交する円形断面の光路11
b、11cが設けられている。光路11b、11c、各々一端に
は、発光部材として半導体発光素子12、13が、そして各
々他端には、受光部材として半導体受光素子14、15が備
えられ、半導体発光素子12、13からの第１の光ビームLa
および第２の光ビームLbが、それらに一体的に取り付け
られたコリメータレンズ12a、13aにより実質的な平行ビ
ームにされ、Ｘ軸方向の回転変位軸５に設けられた遮光
面としての切欠き5aの領域を通って、対向配置された半
導体素子14、15に、そのコリメータレンズ14a、15aを介
して入射するようになっている。前記第１および第２の
光ビームLa、Lbは、光ゲートとして機能する前記切欠き
5aの領域で互いに直交するようになっている。Ｘ軸方向
の回転変位軸５の切欠き5aは、Ｘ軸方向の回転変位軸５
の中心軸を通る平面を形成しており、その断面は、半円
形状になっている。したがって、切欠き5aは、第４図に
て第２の光ビームLbに対する角度をθとして、θ＝０゜
のとき、第１の光ビームLaに対して最小の光路断面積を
与え、かつ第２の光ビームLbに対して最大の光路断面積
を与え、またθ＝90゜のとき、第１の光ビームLaに対し
て最大の光路断面積を与えかつ第２の光ビームLbに対し
て最小の光路断面積を与えるように、光ゲートとして働
く。なお、半導体発光素子12、13および半導体受光素子
14、15は、各々その光軸に対して垂直な方向に調整可能
に取り付けられており、最適な光照射状態が得られるよ
うになっている。また、Ｘ軸方向の回転変位軸５の切欠
き5aによる光ビームの部分的な遮光が有効に行われ得る
ように、各光ビームの直径は、Ｘ軸方向の回転変位軸５
の直径の0.5ないし１倍に選定されることが望ましい。
図である。Ｘ軸方向の回転変位軸５が無接触で、貫通す
る軸孔11aを有するブロック11には、前記軸孔11aに対し
て垂直な平面上で、互いに直交する円形断面の光路11
b、11cが設けられている。光路11b、11c、各々一端に
は、発光部材として半導体発光素子12、13が、そして各
々他端には、受光部材として半導体受光素子14、15が備
えられ、半導体発光素子12、13からの第１の光ビームLa
および第２の光ビームLbが、それらに一体的に取り付け
られたコリメータレンズ12a、13aにより実質的な平行ビ
ームにされ、Ｘ軸方向の回転変位軸５に設けられた遮光
面としての切欠き5aの領域を通って、対向配置された半
導体素子14、15に、そのコリメータレンズ14a、15aを介
して入射するようになっている。前記第１および第２の
光ビームLa、Lbは、光ゲートとして機能する前記切欠き
5aの領域で互いに直交するようになっている。Ｘ軸方向
の回転変位軸５の切欠き5aは、Ｘ軸方向の回転変位軸５
の中心軸を通る平面を形成しており、その断面は、半円
形状になっている。したがって、切欠き5aは、第４図に
て第２の光ビームLbに対する角度をθとして、θ＝０゜
のとき、第１の光ビームLaに対して最小の光路断面積を
与え、かつ第２の光ビームLbに対して最大の光路断面積
を与え、またθ＝90゜のとき、第１の光ビームLaに対し
て最大の光路断面積を与えかつ第２の光ビームLbに対し
て最小の光路断面積を与えるように、光ゲートとして働
く。なお、半導体発光素子12、13および半導体受光素子
14、15は、各々その光軸に対して垂直な方向に調整可能
に取り付けられており、最適な光照射状態が得られるよ
うになっている。また、Ｘ軸方向の回転変位軸５の切欠
き5aによる光ビームの部分的な遮光が有効に行われ得る
ように、各光ビームの直径は、Ｘ軸方向の回転変位軸５
の直径の0.5ないし１倍に選定されることが望ましい。
実施例の作用 本発明の角度変位センサー10x、10yの作動原理は、以下
の通りである。
の通りである。
光路11b、11cが円形断面を有していることから、Ｘ軸方
向の回転変位軸５の切欠き5aにより与えられる第１およ
び第２の光ビームLa、Lbに対する光路断面積Ｐ、Ｑは、
第４図でドット部の面積であり、光路11b、11cの半径を
ｄとすれば、 Ｐ＝d2θ−d2（sin2θ）/2 Ｑ＝πd2/2−d2θ−d2（sin2θ）/2 となり、最大光路断面積は、πd2/2であるから、Ｐ、Ｑ
をπd2/2で割って標準化した値をそれぞれｐ、ｑとすれ
ば、 ｐ＝２θ／π−（sin2θ）／π ｑ＝１−２θ／π−（sin2θ）／π となる。したがって、これらの差ｒ＝ｐ−ｑを計算する
と、 ｒ＝４θ／π−１ が得られる。以上で得られたｐ、ｑ、ｒをグラフに示す
と、第５図のようになり、両値ｐ、ｑの合算値としての
差ｒは、θの一次関数であり、両値ｐ、ｑの反向曲線的
な変化曲線にかかわらず、それらの合算の結果、角度θ
に対して比例的な特性、つまり完全な直線となる。
向の回転変位軸５の切欠き5aにより与えられる第１およ
び第２の光ビームLa、Lbに対する光路断面積Ｐ、Ｑは、
第４図でドット部の面積であり、光路11b、11cの半径を
ｄとすれば、 Ｐ＝d2θ−d2（sin2θ）/2 Ｑ＝πd2/2−d2θ−d2（sin2θ）/2 となり、最大光路断面積は、πd2/2であるから、Ｐ、Ｑ
をπd2/2で割って標準化した値をそれぞれｐ、ｑとすれ
ば、 ｐ＝２θ／π−（sin2θ）／π ｑ＝１−２θ／π−（sin2θ）／π となる。したがって、これらの差ｒ＝ｐ−ｑを計算する
と、 ｒ＝４θ／π−１ が得られる。以上で得られたｐ、ｑ、ｒをグラフに示す
と、第５図のようになり、両値ｐ、ｑの合算値としての
差ｒは、θの一次関数であり、両値ｐ、ｑの反向曲線的
な変化曲線にかかわらず、それらの合算の結果、角度θ
に対して比例的な特性、つまり完全な直線となる。
したがって、半導体発光素子12、13および半導体受光素
子14、15を第６図に示すように接続すると、その受光部
の等価回路は、近似的には、第７図に示すようになり、
各半導体受光素子14、15の電流I1、I2は、上述した光路
断面積に比例する光量が入射することにより、近似的に
は I1＝ｋ・ｐ I2＝ｋ・ｑ（ただし、ｋは定数） で表されるから、それらの合算後の出力電圧Vxは、出力
側の抵抗Ｒを用いて、 Vx＝Ｒ（I1−I2）＝Ｒ・ｋ（ｐ−ｑ） で与えられ、 Vx＝Ｒ・ｋ（４θ／π−１） となる。したがって、Ｘ軸方向の回転変位軸５の切欠き
5aの回転変位に比例する直流電圧Vxは、いかなる付加回
路も使用せずに直接的に直線特性として得られる。
子14、15を第６図に示すように接続すると、その受光部
の等価回路は、近似的には、第７図に示すようになり、
各半導体受光素子14、15の電流I1、I2は、上述した光路
断面積に比例する光量が入射することにより、近似的に
は I1＝ｋ・ｐ I2＝ｋ・ｑ（ただし、ｋは定数） で表されるから、それらの合算後の出力電圧Vxは、出力
側の抵抗Ｒを用いて、 Vx＝Ｒ（I1−I2）＝Ｒ・ｋ（ｐ−ｑ） で与えられ、 Vx＝Ｒ・ｋ（４θ／π−１） となる。したがって、Ｘ軸方向の回転変位軸５の切欠き
5aの回転変位に比例する直流電圧Vxは、いかなる付加回
路も使用せずに直接的に直線特性として得られる。
さて、法線検出器１を第２図に示すように磁性体の被測
定面Ｓに接近させると、まずその測定桿２の先端に取り
付けた指針3aが被測定面Ｓに接触し、これを接触センサ
ー3bにより検知して、マグネット３が被測定面Ｓに対し
て測定のために充分な吸引力を発生するのに適切な距離
Ｄにあることを確認する。この状態で、測定桿２の下端
に取り付けられたマグネット３の吸引力により、測定桿
２が内側支持枠６に対してＸ軸の回りに回転変位し、か
つ内側支持枠６が外側支持枠８に対してＹ軸の回りに回
転変位するため、測定桿２は、被測定面Ｓに対して垂直
となる。このときの測定桿２の中心軸が被測定面Ｓの法
線と一致する。この場合、測定桿２は、その重心点でＸ
軸およびＹ軸の周りに回転自在に支承されているので、
実質的に慣性回転モーメントを持たないことから、非常
に軽く、すなわち実質的にトルクを必要とせずに、何れ
の方向にも回転変位可能であり、極めて応答性がよく、
誤差が小さい。そして、このときの測定桿２の回転変位
は、例えば図示しない演算装置により、Ｘ軸およびＹ軸
に関して各々角度変位センサー10x、10yからの出力電圧
Vx、Vyに基づいて、予め測定した較正値により、一義的
に計算される。かくして、被測定面Ｓの法線方向が非常
に簡単に求められる。
定面Ｓに接近させると、まずその測定桿２の先端に取り
付けた指針3aが被測定面Ｓに接触し、これを接触センサ
ー3bにより検知して、マグネット３が被測定面Ｓに対し
て測定のために充分な吸引力を発生するのに適切な距離
Ｄにあることを確認する。この状態で、測定桿２の下端
に取り付けられたマグネット３の吸引力により、測定桿
２が内側支持枠６に対してＸ軸の回りに回転変位し、か
つ内側支持枠６が外側支持枠８に対してＹ軸の回りに回
転変位するため、測定桿２は、被測定面Ｓに対して垂直
となる。このときの測定桿２の中心軸が被測定面Ｓの法
線と一致する。この場合、測定桿２は、その重心点でＸ
軸およびＹ軸の周りに回転自在に支承されているので、
実質的に慣性回転モーメントを持たないことから、非常
に軽く、すなわち実質的にトルクを必要とせずに、何れ
の方向にも回転変位可能であり、極めて応答性がよく、
誤差が小さい。そして、このときの測定桿２の回転変位
は、例えば図示しない演算装置により、Ｘ軸およびＹ軸
に関して各々角度変位センサー10x、10yからの出力電圧
Vx、Vyに基づいて、予め測定した較正値により、一義的
に計算される。かくして、被測定面Ｓの法線方向が非常
に簡単に求められる。
発明の変形例 上記実施例は、法線検出器に本発明のものを組み込んで
いるが、本発明は、軸の回転変位量の検出であれば、当
然に、他の機器にも応用できる。
いるが、本発明は、軸の回転変位量の検出であれば、当
然に、他の機器にも応用できる。
また、指針3a、接触センサー3bは、第８図に例示するよ
うに、測定桿２の中心線上で、マグネット３の下面に固
定されていてもよい。
うに、測定桿２の中心線上で、マグネット３の下面に固
定されていてもよい。
発明の効果 上述のように、本発明は、２組の同径有限の光ビームが
直交するよう発光部材および受光部材を配置し、この交
差点の中心またはその近くの点を通り、２つの光軸のそ
れぞれに直交する軸を中心として回転変位軸を光ビーム
に対し回転自由かつ無接触に配置し、この回転変位軸を
光ビームの当たる位置に遮光面としての切欠きを設け
て、回転変位軸の回転変位により２つの光ビームを光ゲ
ートとして部分的に遮光することによって、この２つの
光量を計測する各々の受光部材のアナログ出力を合算し
て軸の回転変位量を計測するようにしている。
直交するよう発光部材および受光部材を配置し、この交
差点の中心またはその近くの点を通り、２つの光軸のそ
れぞれに直交する軸を中心として回転変位軸を光ビーム
に対し回転自由かつ無接触に配置し、この回転変位軸を
光ビームの当たる位置に遮光面としての切欠きを設け
て、回転変位軸の回転変位により２つの光ビームを光ゲ
ートとして部分的に遮光することによって、この２つの
光量を計測する各々の受光部材のアナログ出力を合算し
て軸の回転変位量を計測するようにしている。
したがって、本発明では、回転変位軸の回転変位が光学
的に測定されることにより、測定に際して回転変位軸に
は、いかなる機械的な影響も与えず、したがって応答性
がよく、しかも誤差の少ない計測ができる。また、半導
体発光素子および半導体受光素子あるいはフォトセンサ
ーが使用されていて、これらが非常に小型にかつ簡単に
構成できるため、小さなスペースに組み込むことが可能
で、組み込み対象例えば法線検出器全体を小型に構成す
ることも可能になる。
的に測定されることにより、測定に際して回転変位軸に
は、いかなる機械的な影響も与えず、したがって応答性
がよく、しかも誤差の少ない計測ができる。また、半導
体発光素子および半導体受光素子あるいはフォトセンサ
ーが使用されていて、これらが非常に小型にかつ簡単に
構成できるため、小さなスペースに組み込むことが可能
で、組み込み対象例えば法線検出器全体を小型に構成す
ることも可能になる。
特に、本発明では、遮光面が回転変位したとき、２つの
光ビームの光量が反比例的、正確に言えば、三角関数的
に変化するが、両受光部材の出力が合算される過程で、
比例・直線特性に修正されるため、軸の回転変位量が合
算出力値から直接求められる。
光ビームの光量が反比例的、正確に言えば、三角関数的
に変化するが、両受光部材の出力が合算される過程で、
比例・直線特性に修正されるため、軸の回転変位量が合
算出力値から直接求められる。
第１図は本発明による角度変位センサーを組み込んだ法
線検出器の要部を示す斜視図、第２図は第１図の法線検
出器の使用状態を示す第１図のＸ軸方向に見た断面図、
第３図は本発明による角度変位センサーの軸方向に見た
断面図、第４図は光ビームと切欠きとの相互関係を示す
部分拡大図、第５図は切欠きの変位角度と光路断面積と
の関係を示すグラフ、第６図は角度変位センサーの電気
回路図、第７図は第６図の等価回路図、第８図はセンサ
ー部分の他の実施例の側面図である。 １……法線検出器、２……測定桿、３……マグネット、
４……カウンタバランス、５……Ｘ軸方向の回転変位
軸、６……内側支持枠、７……Ｙ軸方向の回転変位軸、
８……外側支持枠、９……支持アーム、10x、10y……角
度変位センサー、11……ブロック、12、13……半導体発
光素子、14、15……半導体発光素子。
線検出器の要部を示す斜視図、第２図は第１図の法線検
出器の使用状態を示す第１図のＸ軸方向に見た断面図、
第３図は本発明による角度変位センサーの軸方向に見た
断面図、第４図は光ビームと切欠きとの相互関係を示す
部分拡大図、第５図は切欠きの変位角度と光路断面積と
の関係を示すグラフ、第６図は角度変位センサーの電気
回路図、第７図は第６図の等価回路図、第８図はセンサ
ー部分の他の実施例の側面図である。 １……法線検出器、２……測定桿、３……マグネット、
４……カウンタバランス、５……Ｘ軸方向の回転変位
軸、６……内側支持枠、７……Ｙ軸方向の回転変位軸、
８……外側支持枠、９……支持アーム、10x、10y……角
度変位センサー、11……ブロック、12、13……半導体発
光素子、14、15……半導体発光素子。
Claims (4)
- 【請求項１】軸の回転変位量を計測する際に、予め設定
された有限直径の光ビームを、軸の回転に応じて変化す
る光ゲートによって遮光し、この光ゲートを通過する光
量を計測して、軸の回転角度をアナログ表示する角度変
位センサーにおいて、２組の同径有限の光ビームを同一
平面上で直交する配置になるよう発光部材および受光部
材を位置し、この交差点の中心またはその近くの点を通
り、上記平面に対して垂直な中心として回転変位軸をビ
ームに対し回転自由かつ無接触状態で配置し、この回転
変位軸の光ビームの当たる位置に光ゲートとしての遮光
面を設けて、回転変位軸の回転変位により２つの光ビー
ムを上記遮光面で部分的に遮光するようにして、この２
つの光ビームの通過光量を計測する各受光部材のアナロ
グ出力を合算して軸の回転変位量を比例的な合算出力と
して計測することを特徴とした直交光ゲートによる角度
変位センサー。 - 【請求項２】発光部材および受光部材として、半導体発
光素子および半導体受光素子と、各素子の発光部および
受光部の前方に配置された半球形のコリメータレンズと
からなるフォトサンサーが使用されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の角度変位センサー。 - 【請求項３】回転変位軸の遮光面の半円形状の断面の切
欠きであり、かつ光ビームの有限直径が回転変位軸の直
径の0.5ないし１倍であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の角度変位センサー。 - 【請求項４】光ビームの直径と同径の互いに直交する第
１および第２の光路を有し、かつこれらの光路を含む平
面に対して垂直な軸孔を有するブロックを備えていて、
上記各光路の端部に各々一組の発光部材および受光部材
が光軸に対して垂直方向に調整可能に取り付けられてお
り、上記軸孔には、回転変位軸が無接触に貫通している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の角度変位
センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17482986A JPH0758176B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 角度変位センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17482986A JPH0758176B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 角度変位センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6330705A JPS6330705A (ja) | 1988-02-09 |
| JPH0758176B2 true JPH0758176B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=15985388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17482986A Expired - Lifetime JPH0758176B2 (ja) | 1986-07-24 | 1986-07-24 | 角度変位センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758176B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0331708A (ja) * | 1989-06-29 | 1991-02-12 | Hitachi Metals Ltd | 基準位置測定装置 |
| US5671043A (en) * | 1995-10-03 | 1997-09-23 | Cambridge Technology, Inc. | Optical position detector for determining the angular position of a rotatable element |
| US5844673A (en) * | 1998-04-17 | 1998-12-01 | Cambridge Technology, Inc. | Axial led position detector for determining the angular position of a rotatable element |
| JP2009542178A (ja) | 2006-06-19 | 2009-11-26 | ジーエスアイ・グループ・コーポレーション | 反射照明を使用した光学式位置変換器システムおよび方法 |
-
1986
- 1986-07-24 JP JP17482986A patent/JPH0758176B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6330705A (ja) | 1988-02-09 |
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