JPH10269488A - 信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐ノイズ性に優れ、固定部と回転部との間で
複数チャネルで光信号の授受が可能な信号伝送装置を提
供することにある。 【解決手段】 回転部３の回転軸１７の軸線上に直列配
置した発受光素子１５、２８、３４に光線軸を向けた発
受光素子１６、３０、３２、この発受光素子１６を回転
部３の回転軸１７の軸線上の固定部２の中心に配置し、
他の発受光素子３０、３２を軸線を中心とする円軌道２
４、２６上に配置し、さらに発受光素子３０、３２を代
替する発受光素子を同一円軌道２４、２６上に配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は産業用機械やロボ
ット、あるいはクレーン等の搬送機器において、回転軸
を中心にして回転する回転部と固定部との相互間で電気
信号の授受を行う信号伝送装置に関する。特に、変調し
た電気信号に基づいて変換された光信号の授受をフォト
ダイオードとフォトセンサ等の発光素子と受光素子との
間で非接触に行う信号伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種産業用機械やロボット、ある
いはクレーン等の搬送機器においては、回転部と固定部
との間で電気信号の伝送を行う場合、スリップリングと
ブラシとの摺動接触により電気的な導通状態を維持して
信号伝達を行っていた。

【０００３】また、このような摺動接触で生じる摩擦、
抵抗変動、ノイズを避けるために、固定部と回転部に発
光素子および受光素子をそれぞれ設けて、非接触で電気
信号の授受を行っていた。

【０００４】図９は、特開平２−１４８３９９号公報に
記載された従来の信号伝達装置の断面図である。図にお
いて、信号伝達装置は、固定部２と回転部３とから構成
され、固定部２は変調信号によって発光する発光素子８
と回転部３からの光信号を受光する受光素子９とを有
し、回転部３は変調信号によって発光する発光素子１５
と固定部２からの光信号を受光する受光素子１６とを有
している。この固定部２側の発光素子８は発射中心軸を
回転部３側の受光素子１６に向けて配置され、また回転
部３側の発光素子１５は発射中心軸を固定部２側の受光
素子９に向けて配置され、回転部３が回転中であっても
固定部２と回転部３との間で相互に連続した電気信号の
授受を非接触で行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記信
号伝達装置は、固定部２も回転部３も光信号を受光する
受光素子９、１６が回転部３の中心軸上に取り付けてい
るため、全二重の信号回線を１つしか設けることができ
ず、仮に信号の伝送レートを上げても全体の伝送容量に
一定の限界が存在するという欠点があった。また、電気
信号の伝送容量を大きくするために光信号授受部を追加
すると信号伝送装置自体の大きさが増加するという欠点
があった。

【０００６】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的は、回転部の回転軸
上の光信号授受部の他に追加の光信号授受部を増設する
ことである。第２の目的は、回転中の回転部と固定部と
の光信号授受の中断期間を短縮させることである。第３
の目的は、回転中の回転部と固定部との光信号授受を連
続して行うことである。第４の目的は、光信号授受部の
光信号間の干渉を防止し、信号伝送装置を小型にするこ
とである。

【０００７】また、第５の目的は、回転部周面と固定部
との光信号の授受を行う信号伝送装置を提供することで
ある。第６の目的は、回転部周面と固定部との光信号の
授受を中断させない信号伝送装置を提供することであ
る。第７の目的は回転部周面と固定部との間にスリット
を設け光信号間の干渉を防止し、信号伝送装置を小型に
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る信号伝送
装置においては、変調信号に同期して発光する発光素子
とこの発光素子からの光信号を受信する受光素子からな
る発受光素子によって、回転部と固定部の端面間で光信
号の授受を行い、回転部の回転軸の軸線上に設けられ光
信号を授受する第１の発受光素子と、軸線を中心とする
端面の円軌道上に設けられ回転部の回転に同期して光信
号を授受する第２の発受光素子とを備えるものである。

【０００９】また、回転部の回転軸の軸線上に設けられ
光信号を授受する第１の発受光素子と、軸線を中心とす
る円軌道上の端面と回転部の回転軸の軸線上の端面との
間で光信号を授受する第２の発受光素子とを備えるもの
である。

【００１０】さらに、軸線を中心とする円軌道上の端面
に設けられる発受光素子は、同一円軌道上に互いに離間
して複数配置されるものである。

【００１１】また、第１及び第２の発受光素子は、光信
号を授受する通路をスリットで互いに分離したものであ
る。

【００１２】さらにまた、変調信号に同期して発光する
発光素子とこの発光素子からの光信号を受信する受光素
子からなる発受光素子によって、回転部と固定部との間
で光信号の授受を行い、光信号を固定部内周面に設けら
れた環状反射体で反射することにより、回転部の回転軸
の軸線上の固定部中心と回転部周面との間で光信号を授
受する発受光素子を備えるものである。

【００１３】また、回転部周面に設けられる発受光素子
は、同一円周上に互いに離間して複数配置するものであ
る。

【００１４】さらに、発受光素子は、光信号を授受する
通路をスリットで互いに分離したものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１である信
号伝送装置１を示すもので、図において、信号伝送装置
１は、固定部２とこれに対して回転する回転部３と、固
定部２の端面１１と、この端面１１に対向する回転部３
の端面１２と、これら端面１１と１２との間で光信号の
授受を行うためのホトダイオードのような発光素子１５
と光信号を受信するホトセンサのような受光素子１６と
からなる回転軸１７の軸線上に設けた第１の発受光素子
と、回転軸１７を中心とする平面の円軌道２４上に設け
られた内側の発光素子２８と受光素子３０からなる第２
の発受光素子と、円軌道２６上の外側の発光素子３２と
受光素子３４からなる第３の発受光素子と、を備えるも
のである。

【００１６】このように構成された信号伝送装置１にお
いては、この第１の発受光素子が回転部３の回転軸１７
の軸線上に設けられているため、回転中の回転部３から
変調された電気信号２３に基づく光信号を連続して固定
部２へ伝送することになる。また、受光素子３０、３４
は、それぞれ回転部３の回転に同期して対向する同一円
軌道上を周回する発光素子２８並びに３２から光信号を
授受するものである。

【００１７】したがって、固定部２とこれに対向する回
転部３に設けた発受光素子の光線軸を合わせるだけで、
複数の光信号チャネルを増設することができ、第１の発
受光素子によって回転軸１７の軸線上で光信号の連続伝
送を行い、円周２４、２６上の第２または第３の発受光
素子で回転部の回転に同期した光信号の同期伝送を行う
ことになる。

【００１８】上記実施の形態１において、発受光素子を
ホトダイオードとホトセンサで構成したが、電気的な変
調信号に同期して発光する手段であればその他、赤外線
の発光及び受光素子やレーザ光線の発光及び受光素子等
を利用することができる。また、回転部３の回転軸１７
上に設ける発光素子１５は、固定部２に設けてもよく、
この場合、発光素子１５の光線軸が向けられた受光素子
１６は回転部に設けられることとなる。さらに、本実施
の形態の回転部３は、固定部２に対して相対的に回転す
るものをいい、例えば、クレーン等の搬送機機の車体側
に固定部２を搬送アーム側に回転部３を取り付けても、
車体側に回転部３を搬送アーム側に固定部２を取り付け
ても、両者は共に相対的に回転するので同様の効果を奏
することとなる。

【００１９】実施の形態２．なお、実施の形態１では、
回転部３側の第１と第２の発受光素子をその端面１２上
に配置したが、図２に示すように回転部３側の発受光素
子を回転部３の回転軸１７の軸線上に素子支持部４３で
支持して直列に配置することができる。図において、信
号伝送装置４１は、回転部３の端面１２の近傍に設けら
れる発光素子１５とこれと対面する軸線上の受光素子１
６との間で光信号を授受する第１の発受光素子と、固定
部２の内側円軌道２４上の発光素子３２とこの発光素子
３２の光線軸を向けられた回転部３の回転軸１７の軸線
上に直列配置した受光素子３４との間で光信号を授受す
る第２の発受光素子と、固定部２の外側円軌道２６上の
受光素子３０の光線軸を向けられた回転部３の回転軸１
７の軸線上に直列配置した発光素子２８との間で光信号
を授受する第３の発受光素子と、を備え、第１の発受光
素子は回転軸１７の軸線上間で連続して光信号を授受
し、固定部２の平面円軌道上２４、２６上に設けられた
第２及び第３の発受光素子は、素子支持部４３が光信号
を遮る期間を除き連続して光信号の授受を行うことがで
きる。したがって、上記実施の形態１に比して、第２及
び第３の発受光素子の信号伝送容量を増大させることが
でき、回転部３の回転に完全同期した光信号の授受を行
う必要はない。

【００２０】上記実施の形態２の素子支持部４３は、発
受光素子を支持する他に変調された電気信号２３を送受
信する配線を付設することができ、図示するように回転
部３の所定位置側から回転軸１７方向に延在して設ける
ことも、９０°や１８０°等の所定間隔ごとに内周部か
ら回転軸１７方向に延在させることもできる。

【００２１】実施の形態３．図３の斜視図はこの発明の
実施の形態３である信号伝送装置４４を示すもので、図
において、信号伝送装置４４は、回転部３の端面１２の
近傍に設けられる発光素子１５とこれと対面する軸線上
の受光素子１６との間で光信号を授受する第１の発受光
素子と、固定部２の内側円軌道２４上の発光素子３２、
４５とこの発光素子３２、４５の光線軸を向けられた回
転部３の回転軸１７の軸線上に直列配置した受光素子３
４との間で光信号を授受する第２の発受光素子と、固定
部２の外側円軌道２６上の受光素子３０、４７の光線軸
を向けられた回転部３の回転軸１７の軸線上に直列配置
した発光素子２８との間で光信号を授受する第３の発受
光素子と、を備え、第１の発受光素子は回転軸１７の軸
線上間で連続して光信号を授受し、固定部２の平面円軌
道上２４上に設けられた第２の発受光素子は、発光素子
３２と受光素子３４との間の光信号を素子支持部４３が
遮る期間、同一円軌道２４上の発光素子４５が発光素子
３２と同一の光信号を並列に発光しているので連続して
光信号の授受を行うことができる。同様に第３の発受光
素子も受光素子３０が素子支持部４３によって発光素子
２８からの光信号を遮られた期間、受光素子４７が素子
支持部４３からの光信号を受信することができる。した
がって、上記実施の形態２に比して、第２及び第３の発
受光素子の信号伝送容量をより増大させることができ、
回転部３の回転角度と無関係に光信号の授受を行うこと
ができる。

【００２２】上記実施の形態３の素子支持部４３は、各
発光素子からの光信号を乱反射させないように黒色等の
塗装または黒色等の部材を使用することができる。

【００２３】このように構成された信号伝送装置４４に
おいては、この第１の発受光素子が回転部３の回転軸１
７の軸線上に設けられているため、回転中の回転部３か
ら変調された電気信号２３に基づく光信号を連続して固
定部２へ伝送することとなる。また、第２及び第３の発
受光素子も代替する発光または受光素子を設けれいるの
で、光信号を連続伝送することができる。

【００２４】実施の形態４．なお、上記実施の形態で
は、発受光素子の光線軸の広角範囲の外に隣接する発受
光素子を配置して、相互に光信号の干渉をさせないよう
に構成したが、図４に示す信号伝送装置４９のように隣
接する発受光素子間の光信号が干渉しないようにスリッ
ト５１で隣接する光信号を遮蔽することができる。この
ような構成によっても複数チャネルで連続した光信号の
授受が行え、また光線軸と平行に並設されたスリット５
１で光信号の干渉が防止できるため、発光素子と受光素
子との配置間隔を狭くすることができる。したがって、
信号伝送装置４９を小型にすることができる。本実施の
形態のスリットは隣接する光信号を遮蔽できる手段であ
れば、金属板、合成樹脂板、網状の遮蔽板等を利用する
ことができ、光の乱反射を防止するため適宜黒色等の塗
料を塗布する若しくはつや消し等の材料を用いることが
できる。

【００２５】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５である信号伝送装置５３を示すもので、図におい
て、信号伝送装置５３は、回転部３の回転部周面５５と
回転部の回転軸１７の軸線上の固定部中心との間で光信
号を授受する発受光素子と、固定部２の内周面に配置さ
れ発受光素子からの光信号を反射させる環状反射体５９
とを備えるものである。発光素子１５と受光素子１６か
らなる第１の発受光素子の光線軸は、環状反射体５９に
向けられ光信号を屈折させることができる。また発光素
子２８と受光素子３０からなる第２の発受光素子の光線
軸は、環状反射体６１に向けられ光信号を屈折させるこ
とができる。さらに発光素子３２と受光素子３４からな
る第３の発受光素子の光線軸は、環状反射体６３に向け
られ光信号を屈折させることができる。このように構成
された信号伝送装置５３は、第１、第２及び第３の発受
光素子の光信号を回転部３の回転軸１７の軸線上の固定
部中心６５と回転部３の周面５５との間で光信号を授受
することができる。また、光信号が素子支持部４３で遮
られる期間を除いて、連続して光信号の授受ができる。
さらに、第１から第３までの発受光素子は共に回転部３
の回転軸１７近傍に集中して配置できるので信号伝送装
置５３を小型にすることができる。本実施の形態では、
環状反射体５９、６１、６３を固定部２の内周面に突設
して構成したが、光信号を反射する手段であれば環状反
射体５９から６３を固定部２内周面の凹部に設けること
もできる。このように構成すれば、より信号伝送装置５
３を小型にすることができる。

【００２６】実施の形態６．なお、上記実施の形態５に
おいては、回転部３の周面５５の同一円周上には単一の
発光素子１５または２８、若しくは、受光素子３４を設
けたが、図６に示すように回転部３の回転部周面５５の
同一円周上に互いに離間して配置された一対の発光素子
１５と４８、または他の一対の発光素子２８と４７、並
びに一対の受光素子３４と４５を設けることができる。
このような構成によると、光信号が素子支持部４３によ
って遮られた場合、光信号の授受を代替する発光または
受光素子によって連続した光信号の授受が達成される。

【００２７】実施の形態７．図７は、上記実施の形態５
もしくは６の信号伝送装置に光信号の干渉を防止するス
リット５１を設けたものである。このように構成された
信号伝送装置６７は、回転部３の発光素子１５、２８及
び受光素子３４との間隔を狭くすることができ、密度が
高まった光信号経路間に設けられた環状反射体５９から
６３の配置間隔も狭くすることができる。したがって、
固定部２の発光素子３２及び受光素子１６、３０も同様
に配置間隔を狭くでき、よって信号伝送装置６７全体を
小型にすることができる。

【００２８】上記実施の形態では、固定部２の掘削穴７
１の中に回転部３を挿入させて、回転部３の周面に設け
られた発光素子または受光素子と対向する固定部２の内
周面５７に環状反射体５９から６３を設けるように構成
したが、図８に示すように回転部３に設ける発光素子１
５、２８または受光素子３４の光線軸を環状反射体５
９、６１、６３を通して固定部中心６５に配置される発
光素子３２または受光素子１６、３０に向けて取り付け
ることができる。このように構成された信号伝送装置６
９は、固定部２の掘削穴７１の直径を短くすることがで
きるので、さらに小型の信号伝送装置６９を提供するこ
とができる。また、固定部２の内周面５７に設けられた
凹部に環状反射体５９から６３を配置することができる
ので直径の短い信号伝送装置６９とすることができる。

【００２９】ところで、上記説明では、この発明を回転
部３の回転軸の軸線上に設けた発受光素子とこの軸線を
中心とする同心円上に設けた発受光素子とで複数チャネ
ルの信号伝送に利用する場合について述べたが、その他
楕円軌道で回る回転部と固定部との信号の授受にも利用
できることはいうまでもない。また、上記説明の固定部
２を回転自在にして回転部３に変更することも、回転部
３を固定して固定部２に変更することも、双方ともに回
転自在な回転部３とすることも、適用する装置に対応し
て変更することができる。さらに、上記説明では、回転
部３を３６０°以上の回転自在に構成したが、この他に
３６０°以内の角度の範囲で低速回動する信号伝送装置
に適用することができるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００３１】回転部の回転軸の軸線上と軸線を中心とす
る円軌道上に発受光素子を設けることにより、信号チャ
ネルを増設することができ、このため、回転部と固定部
との信号伝送容量を増大させることができる。

【００３２】また、回転部の回転軸の軸線上に固定部と
回転部との間で光信号を授受する複数の発受光素子を設
けることにより、素子支持部が光信号を遮る期間を除
き、連続した光信号の授受を行うことができる。

【００３３】さらに、発受光素子を同一円軌道上に複数
配置することにより、連続した光信号の授受を行うこと
ができる。

【００３４】また、光信号の通路をスリットで分離する
ことにより、発受光素子間の光干渉を抑制することがで
き、このため、発受光素子の配置間隔を狭めることが可
能となり、また、装置を小型にできる。

【００３５】さらに、環状反射体を介して回転部周面と
固定部中心との間で光信号を授受する発受光素子を設け
ることにより、信号伝送装置の直径を短くすることがで
き、このため、装置を小型にできる。

【００３６】また、回転部周面の同一円周上に複数の発
受光素子を設けることにより、連続した光信号の授受を
行うことができる。

【００３７】さらに、回転部周面と固定部中心との間に
スリットを設けることにより、発受光素子の配置間隔を
狭めることができ、このため、装置を小型にすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す信号伝送装置
の断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態２を示す信号伝送装置
の断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態３を示す信号伝送装置
の斜視図である。

【図４】 この発明の実施の形態４を示す信号伝送装置
の断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態５を示す信号伝送装置
の断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態６を示す信号伝送装置
の断面図である。

【図７】 この発明の実施の形態７を示す信号伝送装置
の断面図である。

【図８】 この発明の他の実施の形態を示す信号伝送装
置の断面図である。

【図９】 従来の信号伝送装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 信号伝送装置、２ 固定部、３ 回転部、１１ 固
定部端面、１２ 回転部端面、１５、２８、３２ 発光
素子、１６、３０、３４ 受光素子、１７ 回転軸、２
３ 電気信号、２４、２６ 円軌道、４３ 素子支持
部、５１ スリット、５９、６１、６３ 環状反射体、
５５ 回転部周面、５７ 固定部内周面。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調信号に同期して発光する発光素子と
   この発光素子からの光信号を受信する受光素子からなる
   発受光素子によって、回転部と固定部の端面間で光信号
   の授受を行う信号伝送装置において、 前記回転部の回転軸の軸線上に設けられ光信号を授受す
   る第１の発受光素子と、前記軸線を中心とする端面の円
   軌道上に設けられ回転部の回転に同期して光信号を授受
   する第２の発受光素子と、を備えることを特徴とする信
   号伝送装置。
2. 【請求項２】 変調信号に同期して発光する発光素子と
   この発光素子からの光信号を受信する受光素子からなる
   発受光素子によって、回転部と固定部の端面との間で光
   信号の授受を行う信号伝送装置において、 前記回転部の回転軸の軸線上に設けられ光信号を授受す
   る第１の発受光素子と、前記軸線を中心とする円軌道上
   の端面と前記回転部の回転軸の軸線上の端面との間で光
   信号を授受する第２の発受光素子と、を備えることを特
   徴とする信号伝送装置。
3. 【請求項３】 前記軸線を中心とする円軌道上の端面に
   設けられる発受光素子は、同一円軌道上に互いに離間し
   て複数配置されることを特徴とする請求項２に記載の信
   号伝送装置。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の発受光素子は、光信
   号を授受する通路をスリットで互いに分離したことを特
   徴とする請求項２または３に記載の信号伝送装置。
5. 【請求項５】 変調信号に同期して発光する発光素子と
   この発光素子からの光信号を受信する受光素子からなる
   発受光素子によって、回転部と固定部との間で光信号の
   授受を行う信号伝送装置において、光信号を固定部内周
   面に設けられた環状反射体で反射することにより、前記
   回転部の回転軸の軸線上の固定部中心と回転部周面との
   間で光信号を授受する発受光素子を備えることを特徴と
   する信号伝送装置。
6. 【請求項６】 回転部周面に設けられる前記発受光素子
   は、同一円周上に互いに離間して複数配置することを特
   徴とする請求項５に記載の信号伝送装置。
7. 【請求項７】 前記発受光素子は、光信号を授受する通
   路をスリットで互いに分離したことを特徴とする請求項
   ５または６に記載の信号伝送装置。