(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する環状体で回転軸と共に回転するように前記回転軸に同軸的に取付けられ軸方向の一方側の面が光透過面であり前記軸方向の他方側の背面は内周部分が外周部分よりも前記軸方向に突出した同軸的な凸面である透光性環状部材と前記透光性環状部材の外周面及び前記背面に形成された反射膜とを備える環状リフレクタと、前記環状リフレクタの内部に光を照射するように前記環状リフレクタにおける前記光透過面ではない部分に取付けられた発光素子と、を有してなる回転部と、
前記環状リフレクタの前記光透過面に対向するように設置された受光素子を有してなる固定部と、
を備え、
前記透光性環状部材における前記光透過面の内周部分に同軸的な凹部が形成され、
筒状体で一部が前記透光性環状部材の前記凹部に嵌合し他の部分が前記光透過面から前記軸方向に突出した受信用コアと、
前記受信用コアにおける前記光透過面から突出した部分の外周に設置された受信用コイルと、
筒状体で前記回転軸と共に回転しないように前記回転軸と前記受信用コアとの間に同軸的に配置された送信用コアと、
前記送信用コアの外周に設置された送信用コイルと、
を有してなる交流電流供給部を更に備えることを特徴とする非接触コネクタ。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触コネクタと、
前記回転軸と共に回転するように設置されたトルク検出部と、
前記回転軸と共に回転するように設置され、前記トルク検出部により検出されるデータを処理して前記発光素子から発せられる信号に変換する信号処理部と、
を備えることを特徴とするトルク測定装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記トルク検出部は、前記回転軸の外周部に設置された第１スケール部及び前記第１スケール部に対向し、且つ、前記回転軸と共に回転するように設置された第１検出器を有してなる第１ロータリスケールと、前記回転軸の外周部であって前記第１スケール部から前記軸方向に離れた位置に設置された第２スケール部及び前記第２スケール部に対向し、且つ、前記回転軸と共に回転するように設置された第２検出器を有してなる第２ロータリスケールと、を有する構成であることを特徴とするトルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転する部分と固定された部分との間でデータを送信するための非接触コネクタ及びこれを用いたトルク測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸と共に回転する回転側又は（回転軸と共に回転しない）固定側のいずれか一方の側に発光素子を備え他方の側に受光素子を備え回転側と固定側との間で非接触で光学的にデータを通信するようにした非接触コネクタが知られている。このような非接触コネクタでは回転に伴って発光素子と受光素子との相対的な位置関係が変化するため、継続的に通信を行うためには何らかの工夫が必要である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回転側には所定の半径の円周上に等間隔で複数の発光素子を設置し、固定側にも同じ半径の円周上に等間隔で複数の受光素子を設置し、いずれかの発光素子の出力範囲といずれかの受光素子の受光範囲とが常に重なるようにした非接触コネクタが開示されている。
【０００４】
又、特許文献２には、回転側には軸方向に向かって投光するように発光素子を（回転軸の中心線から離れた位置に）設置し、固定側には回転軸の中心線付近に受光素子を設置すると共に発光素子から軸方向に投光された光を受光素子の方向に反射するコーン状の反射鏡を設置した非接触コネクタが開示されている。
【０００５】
又、特許文献３には、回転側には回転軸の中心線の方向に向かって投光するように発光素子を（回転軸の中心線から離れた位置に）設置し更に回転軸の中心線付近に可動式の反射体を設置し、固定側には回転軸の中心線付近の反射体で反射される光を受光するように受光素子を設置し、反射体から反射される光が常に受光素子に向かうように遊星歯車によって反射体を駆動するようにした非接触コネクタが開示されている。
【０００６】
又、特許文献４には、固定側（又は回転側）には２つの焦点を有する３次元楕円体の一部に相当する形状を有する楕円部分鏡を少なくとも一方の焦点が回転軸の中心線に一致するように設置すると共に楕円部分鏡で反射された光を一方の焦点を介して受光するように受光素子を設置し、回転側（又は固定側）には他方の焦点を介して楕円部分鏡に投光するように発光素子を設置した非接触コネクタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２８０２３９号公報
【特許文献２】特開２００６−１０８３３８号公報
【特許文献３】特開２００９−１３０７７３号公報
【特許文献４】特開２０１０−４５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている非接触コネクタは、複数の発光素子及び複数の受光素子を設置する必要があり、構造が複雑でコストが高いという問題があった。
【０００９】
又、特許文献２〜４に開示されている非接触コネクタは、回転軸の中心線上に受光素子や反射体が設置されていたり光路が回転軸の中心線を通る構成であるため、回転軸の端部に非接触コネクタを設置することはできても回転軸における軸方向の中央部等の、端部以外の部分に非接触コネクタを設置することはできなかった。従って、例えば回転軸のトルク測定のような用途には適用しにくく、又、適用できたとしても装置の小型化が困難であるという問題があった。
【００１０】
又、特許文献２〜４に開示されている非接触コネクタは、発光素子から投光された光が反射体で反射されて受光素子に到達するように発光素子、反射体、受光素子を精密に作製、設置する必要があり加工や組立てが容易でないという問題もあった。
【００１１】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、構造が簡単でトルク測定装置等の小型化に寄与する非接触コネクタ及びこれを用いたトルク測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、透光性を有する環状体で回転軸と共に回転するように回転軸に同軸的に取付けられ軸方向の一方側の面が光透過面であり軸方向の他方側の背面は内周部分が外周部分よりも軸方向に突出した同軸的な凸面である透光性環状部材と透光性環状部材の外周面及び背面に形成された反射膜とを備える環状リフレクタと、環状リフレクタの内部に光を照射するように環状リフレクタにおける光透過面ではない部分に取付けられた発光素子と、を有してなる回転部と、環状リフレクタの光透過面に対向するように設置された受光素子を有してなる固定部と、を備え、透光性環状部材における光透過面の内周部分に同軸的な凹部が形成され、筒状体で一部が透光性環状部材の凹部に嵌合し他の部分が光透過面から軸方向に突出した受信用コアと、受信用コアにおける光透過面から突出した部分の外周に設置された受信用コイルと、筒状体で回転軸と共に回転しないように回転軸と受信用コアとの間に同軸的に配置された送信用コアと、送信用コアの外周に設置された送信用コイルと、を有してなる交流電流供給部を更に備える非接触コネクタにより上記課題を解決したものである。
【００１３】
この非接触コネクタでは、回転部の環状リフレクタの中に発光素子が光を照射すると透光性環状部材全体が光り環状の光透過面の全面から光が出射される。従って、回転部の発光素子が回転しても固定部の受光素子は発光素子が照射した光を常に受光できる。又、環状リフレクタは回転軸に同軸的に取付けられる環状体であり、受光素子は環状リフレクタの環状の光透過面に対向するように設置されているので、回転軸における軸方向の中央部等の、端部以外の部分に設置することができる。
【００１６】
又、本発明は、上記に記載の非接触コネクタと、回転軸と共に回転するように設置されたトルク検出部と、回転軸と共に回転するように設置され、トルク検出部により検出されるデータを処理して発光素子から発せられる信号に変換する信号処理部と、を備えるトルク測定装置により上記課題を解決したものである。
【００１７】
このトルク測定装置は、トルク検出部の構成要素が回転側だけに備えられ、回転軸と共に回転しない固定側には備えられていないので小型化及び測定精度の向上に寄与する。
【００１８】
又、非接触コネクタは回転軸における軸方向の中央部等の、端部以外の部分に設置することができるので、この点でも小型化に寄与する。
【００１９】
又、回転軸と共に回転するように設置された信号処理部を備えているので、トルク検出部により検出されるデータを処理して回転側の発光素子から発せられる信号に変換し、固定側の受光素子に送信することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、構造が簡単でトルク測定装置等の小型化に寄与する非接触コネクタを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る非接触コネクタの構造を模式的に示す側断面図
【図２】本発明の第２実施形態に係る非接触コネクタの構造を模式的に示す側断面図
【図３】本発明の第３実施形態に係る非接触コネクタの構造を模式的に示す側断面図
【図４】本発明の第４実施形態に係る非接触コネクタの構造を模式的に示す側断面図
【図５】本発明の第５実施形態に係る非接触コネクタの構造を模式的に示す側断面図
【図６】本発明の第６実施形態に係る非接触コネクタの構造を模式的に示す側断面図
【図７】本発明の第７実施形態に係るトルク測定装置の構造を模式的に示す側断面図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係る非接触コネクタ１０は、透光性を有する環状体で回転軸１２と共に回転するように回転軸１２に同軸的に取付けられ軸方向の一方側の面が光透過面１４であり軸方向の他方側の背面１６は内周部分が外周部分よりも軸方向に突出した同軸的な凸面である透光性環状部材１８と透光性環状部材１８の外周面２０及び背面１６に接して形成された反射膜２２とを備える環状リフレクタ２４と、環状リフレクタ２４の内部に光を照射するように環状リフレクタ２４における光透過面１４ではない部分に取付けられた発光素子２６と、を有してなる回転部２８と、環状リフレクタ２４の光透過面１４に対向するように設置された受光素子３０を有してなる固定部３２と、交流電流供給部３４と、を備えている。
【００２８】
透光性環状部材１８の光透過面１４は平面である。光透過面１４の内周部分には同軸的な円形の凹部３６が形成されている。一方、透光性環状部材１８の背面１６は、内周部分が平面であり他の部分は例えば断面が円弧状の曲面である。尚、背面１６は、内周部分が平面であり他の部分は例えば内周部分に対して５〜１５°程度傾斜した円錐面であってもよい。又、透光性環状部材１８の外周面２０と背面１６の内周部分との間に大きな角Ｒを形成し、この角Ｒが背面１６の一部を構成していてもよい。又、背面１６は、内周部分も他の部分と同じ、断面が円弧状の曲面や（軸線に垂直な平面に対して）５〜１５°程度傾斜した円錐面であってもよい。透光性環状部材１８の外周面２０における発光素子２６が取付けられた部分は切欠かれたような形状になっている。より詳細には、外周面２０における発光素子２６が取付けられた部分は半径方向に対して垂直な平面であり他の部分は円筒面である。透光性環状部材１８の材料は、例えばアクリル、ポリカーボネート、ウレタン、エポキシ等の透明の樹脂やガラスである。尚、透光性環状部材１８は半透明であってもよい。
【００２９】
反射膜２２の材料は、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等である。反射膜２２は例えば、Ａｌ等の粉末を含有する塗料を成膜することにより形成することができる。又、無電解メッキ又は化学メッキにより反射膜２２を形成することもできる。
【００３０】
発光素子２６は、例えば赤外線ＬＥＤである。発光素子２６は照射光の拡散傾向が高いタイプであることが好ましい。例えば、照射角が９０°程度の発光素子を用いることができる。発光素子２６は、回転軸１２の方向に向かって光を照射するように環状リフレクタ２４における外周面２０（光透過面１４ではない部分）に取付けられている。
【００３１】
固定部３２は、受光素子３０と、回転軸１２と共に回転しないように回転軸１２の周囲に同軸的に配置された環状体で受光素子３０が取付けられた環状ベース部材３８と、を有している。受光素子３０は例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ等であり、環状リフレクタ２４の方向に突出するように環状ベース部材３８の軸方向の一方の面に取付けられている。又、環状ベース部材３８における受光素子３０が取付けられた側の面の内周部分には同軸的な円形の凹部４０が形成されている。
【００３２】
交流電流供給部３４は、円筒状体で一部が透光性環状部材１８の凹部３６に嵌合し他の部分が光透過面１４から軸方向に突出した受信用コア４２と、受信用コア４２における光透過面１４から突出した部分の外周に設置された受信用コイル４４と、円筒状体で回転軸１２と共に回転しないように回転軸１２と受信用コア４２との間に同軸的に配置され一部が環状ベース部材３８の凹部４０に嵌合した送信用コア４６と、送信用コア４６の突出部分の外周に設置された送信用コイル４８と、を有している。
【００３３】
次に、非接触コネクタ１０の作用について説明する。回転部２８の環状リフレクタ２４の中に発光素子２６が光を照射すると透光性環状部材１８全体が光り環状の光透過面１４の全面から光が出射される。従って、非接触コネクタ１０は簡単な構造でありながら、回転部２８の発光素子２６が回転しても固定部３２の受光素子３０は発光素子２６が照射した光を常に受光できる。尚、本出願では赤外線のような不可視光線を発する発光素子を用いる場合も便宜上、「発光」、「受光」、「光る」という表現を用いることとする。又、環状リフレクタ２４は回転軸１２に同軸的に取付けられる環状体であり、受光素子３０は環状リフレクタ２４の環状の光透過面１４に対向するように設置されているので、回転軸１２における長手方向の中央部等の、端部以外の部分に設置することができる。又、非接触コネクタ１０は、交流電流供給部３４を備えているので固定側から回転側に発光素子２６の発光等のための電気を供給することもできる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０は回転側に環状リフレクタ２４を備えているのに対し、図２に示されるように、本第２実施形態に係る非接触コネクタ５０は固定側に環状リフレクタ５２を備えている。尚、非接触コネクタ５０は、前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０と共通又は類似した構成要素を有しているので共通又は類似した構成要素については図１と同一符号を付することとして説明を適宜省略する。
【００３５】
非接触コネクタ５０は、透光性を有する環状体で回転軸１２と共に回転しないように回転軸１２の周囲に同軸的に配置され軸方向の一方側の面が光透過面５４であり軸方向の他方側の背面５６は内周部分が外周部分よりも軸方向に突出した同軸的な凸面である透光性環状部材５８と透光性環状部材５８の外周面６０及び背面５６に形成された反射膜２２とを備える環状リフレクタ５２と、環状リフレクタ５２の内部の光を受光するように環状リフレクタ５２における光透過面５４ではない部分に取付けられた受光素子３０と、を有してなる固定部６２と、回転軸１２と共に回転し、且つ、環状リフレクタ５２の光透過面５４に対して光を照射するように設置された発光素子２６を有してなる回転部６４と、交流電流供給部３４と、を備えている。
【００３６】
透光性環状部材５８は、透光性環状部材１８とほぼ同じ形状であるが、透光性環状部材１８よりも中心孔が大きく回転軸１２との間に隙間を有している。又、透光性環状部材５８の光透過面５４の内周部分には透光性環状部材１８の凹部３６よりも半径が小さい同軸的な円形の凹部６６が形成されている。本第２実施形態では、送信用コア４６は一部が凹部６６に嵌合し他の部分が光透過面５４から軸方向に突出している。受光素子３０は、回転軸１２に対向するように透光性環状部材５８の外周面６０に取付けられている。尚、透光性環状部材５８の外周面６０における受光素子３０が取付けられた部分は切欠かれたような形状になっている。より詳細には外周面６０における受光素子３０が取付けられた部分は半径方向に対して垂直な平面であり他の部分は円筒面である。又、透光性環状部材５８の材料は、透光性環状部材１８の材料と同じである。
【００３７】
回転部６４は、発光素子２６と、回転軸１２と共に回転するように回転軸１２に同軸的に取付けられた環状体で発光素子２６が取付けられた環状部材６８と、を有している。尚、本第２実施形態でも、発光素子２６は照射光の拡散傾向が高いタイプであることが好ましい。例えば、照射角が９０°程度の発光素子を用いることができる。環状部材６８における発光素子２６が取付けられた側の面の内周部分には同軸的な円形の凹部７０が形成されている。本第２実施形態では、受信用コア４２は一部が環状部材６８の凹部７０に嵌合し他の部分が環状部材６８における発光素子２６が取付けられた側の面から軸方向に突出している。
【００３８】
次に、非接触コネクタ５０の作用について説明する。非接触コネクタ５０は、固定部６２の環状リフレクタ５２の環状の光透過面５４のどの部分に光が入射しても透光性環状部材５８全体が光り受光素子３０が受光する。従って、回転部６４の発光素子２６が回転しても固定部６２の受光素子３０は発光素子２６が照射した光を常に受光できる。又、環状リフレクタ５２は回転軸１２の周囲に同軸的に配置される環状体であり、発光素子２６は環状リフレクタ５２の光透過面５４に対して光を照射するように環状の光透過面５４に対向して設置されているので、前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０と同様に回転軸１２における軸方向の中央部等の、端部以外の部分に設置することができる。又、非接触コネクタ５０も、交流電流供給部３４を備えているので固定側から回転側に発光素子２６の発光等のための電気を供給することができる。
【００３９】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０は回転側にのみ発光素子２６を備えると共に固定側にのみ受光素子３０を備え回転側から固定側へ一方方向にのみ通信可能であるのに対し、図３に示されるように、本第３実施形態に係る非接触コネクタ８０は発光素子２６を第１発光素子、受光素子３０を第１受光素子として、固定部３２は環状リフレクタ２４の光透過面１４に対して光を照射するように設置された第２発光素子８４を更に有し、回転部２８は環状リフレクタ２４の内部の光を受光するように環状リフレクタ２４における光透過面１４ではない部分に取付けられた第２受光素子８６を更に有し、双方向に通信可能である。非接触コネクタ８０は、前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０と共通又は類似した構成要素を有しているので共通又は類似した構成要素については図１と同一符号を付することとして説明を適宜省略する。
【００４０】
第２発光素子８４は、第１発光素子２６と同じ又は類似した構造であり、環状リフレクタ２４の方向に突出するように環状ベース部材３８の軸方向の一方の面に取付けられている。尚、第２発光素子８４も照射光の拡散傾向が高いタイプであることが好ましい。例えば、照射角が９０°程度の発光素子を用いることができる。
【００４１】
第２受光素子８６は、環状リフレクタ２４の内部の光を受光するように透光性環状部材１８の外周面２０（光透過面１４ではない部分）に取付けられている。第２受光素子８６の（環状リフレクタ２４の半径方向の）長さは第１受光素子３０の（軸方向の）長さよりも短いが、これ以外は第１受光素子３０と同じ又は類似した構造である。尚、透光性環状部材１８の外周面２０における第２受光素子８６が取付けられた部分も第１発光素子２６が取付けられた部分と同様に切り欠かれたような形状であり半径方向に対して垂直な平面である。外周面２０における他の部分は円筒面でありその半径は、図３に示される第１発光素子２６や第２受光素子８６が取付けられた部分の回転軸１２の中心からの距離よりも大きい（図１参照）。
【００４２】
次に、非接触コネクタ８０の作用について説明する。尚、回転側から固定側へ通信する作用については前記第１実施形態と同じであるので省略し、ここでは固定側から回転側へ通信する作用についてのみ説明する。
【００４３】
非接触コネクタ８０は、環状リフレクタ２４の環状の光透過面１４のどの部分に光が入射しても透光性環状部材１８全体が光り第２受光素子８６が受光する。従って、第２受光素子８６は自身が回転しても固定側の第２発光素子８４が照射する光を常に受光できる。従って、双方向の通信が可能である。
【００４４】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。前記第２実施形態に係る非接触コネクタ５０は回転側にのみ発光素子２６を備えると共に固定側にのみ受光素子３０を備え回転側から固定側へ一方方向にのみ通信可能であるのに対し、図４に示されるように、本第４実施形態に係る非接触コネクタ９０は、発光素子２６を第１発光素子、受光素子３０を第１受光素子として、固定部６２は環状リフレクタ５２の内部に光を照射するように環状リフレクタ５２における光透過面５４ではない部分に取付けられた第２発光素子８４を更に有し、回転部６４は環状リフレクタ５２の光透過面５４に対向するように設置された第２受光素子８６を更に有し、双方向に通信可能である。非接触コネクタ９０は、前記第１〜３実施形態に係る非接触コネクタ１０、５０、８０と共通又は類似した構成要素を有しているので共通又は類似した構成要素については図１〜３と同一符号を付することとして説明を適宜省略する。
【００４５】
第２発光素子８４は、環状リフレクタ５２の内部に光を照射するように環状リフレクタ５２における外周面６０（光透過面５４ではない部分）に取付けられている。本第４実施形態でも第２発光素子８４は照射光の拡散傾向が高いタイプであることが好ましい。例えば、照射角が９０°程度の発光素子を用いることができる。尚、透光性環状部材５８の外周面６０における第２発光素子８４が取付けられた部分も第１受光素子３０が取付けられた部分と同様に切り欠かれたような形状であり半径方向に対して垂直な平面である。外周面６０における他の部分は円筒面でありその半径は、図４に示される第１受光素子３０や第２発光素子８４が取付けられた部分の回転軸１２の中心からの距離よりも大きい（図２参照）。
【００４６】
第２受光素子８６は、環状リフレクタ５２の方向に突出するように環状部材６８の軸方向の一方の面に取付けられている。本第４実施形態では、第２受光素子８６は第１受光素子３０と同じ又は類似した構造である。
【００４７】
次に、非接触コネクタ９０の作用について説明する。尚、回転側から固定側へ通信する作用については前記第２実施形態と同じであるので省略し、ここでは固定側から回転側へ通信する作用についてのみ説明する。
【００４８】
非接触コネクタ９０は、固定部６２の環状リフレクタ５２の中に第２発光素子８４が光を照射すると透光性環状部材５８全体が光り環状の光透過面５４の全面から光が出射される。従って、第２受光素子８６は自身が回転しても常に第２発光素子８４が照射した光を受光できる。従って、双方向の通信が可能である。
【００４９】
尚、回転側から固定側への通信と固定側から回転側への通信とは時間をずらして行えばよい。又、例えば、第１受光素子３０と第２発光素子８４とが異なる波長の光を発光するようにして、第１受光素子３０と第２受光素子８６とがそれぞれの波長を選択的に検出するようにすれば回転側から固定側への通信と固定側から回転側への通信とを同時に行うことも可能である。前記第３実施形態でも同様である。
【００５０】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。前記第３実施形態に係る非接触コネクタ８０は第１発光素子２６及び第１受光素子３０を備えると共に第２発光素子８４及び第２受光素子８６も備え双方向に通信可能であるのに対し、図５に示されるように、本第５実施形態に係る非接触コネクタ８５は、前記第３実施形態に係る非接触コネクタ８０から第１発光素子２６及び第１受光素子３０が省略された構成であり、固定側から回転側へ一方方向にのみ通信可能である。このように非接触コネクタ８５は、前記第３実施形態に係る非接触コネクタ８０と共通又は類似した構成要素を有しているので共通又は類似した構成要素については図３と同一符号を付することとして説明を省略する。又、非接触コネクタ８５の作用（固定側から回転側へ通信する作用について）についても前記第３実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００５１】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。前記第４実施形態に係る非接触コネクタ９０は第１発光素子２６及び第１受光素子３０を備えると共に第２発光素子８４及び第２受光素子８６も備え双方向に通信可能であるのに対し、図６に示されるように、本第６実施形態に係る非接触コネクタ９５は、前記第４実施形態に係る非接触コネクタ９０から第１発光素子２６及び第１受光素子３０が省略された構成であり、固定側から回転側へ一方方向にのみ通信可能である。このように非接触コネクタ９５は、前記第４実施形態に係る非接触コネクタ９０と共通又は類似した構成要素を有しているので共通又は類似した構成要素については図４と同一符号を付することとして説明を省略する。又、非接触コネクタ９５の作用（固定側から回転側へ通信する作用について）についても前記第４実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００５２】
尚、前記第１〜第６実施形態において非接触コネクタ１０、５０、８０、８５、９０、９５は、交流電流供給部３４を備えているが、例えば回転軸１２における非接触コネクタ１０、５０、８０、８５、９０、９５が取付けられる部分以外の部分に、固定側から回転側に電気を供給する要素が備えられる場合、非接触コネクタ１０、５０、８０、８５、９０、９５は交流電流供給部３４を備えていない構成であってもよい。
【００５３】
又、前記第１〜第６実施形態において非接触コネクタ１０、５０、８０、８５、９０、９５の透光性環状部材１８、５８の光透過面１４、５４は平面であるが、発光素子が発光する光を受光素子が常に受光できれば透光性環状部材１８、５８の光透過面１４、５４は円錐面や球面のような曲面であってもよい。例えば、背面１６、５６のような面であってもよい。
【００５４】
次に、本発明の第７実施形態について説明する。図７に示されるように、本第７実施形態は、前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０を備えたトルク測定装置１００に関する。非接触コネクタ１０の構造については前記第１実施形態において説明済みであるので図１と同一符号を付することとして説明を適宜省略する。
【００５５】
トルク測定装置１００は、非接触コネクタ１０と、回転軸１２と、回転軸１２と共に回転するように設置されたトルク検出部１０１と、回転軸１２と共に回転するように設置されトルク検出部１０１により検出されるデータを処理して発光素子２６から発せられる信号に変換する信号処理部１１４と、回転軸１２と共に回転するように設置され、交流電流を信号処理部１１４の駆動等のための直流電流に変換するＡＣ−ＤＣ変換部１１６と、を備えている。
【００５６】
トルク検出部１０１は、回転軸１２の外周部に設置された第１スケール部１０２及び第１スケール部１０２に対向し、且つ、回転軸１２と共に回転するように設置された第１検出器１０４を有してなる第１ロータリスケール１０６と、回転軸１２の外周部であって第１スケール部１０２から軸方向に離れた位置に設置された第２スケール部１０８及び第２スケール部１０８に対向し、且つ、回転軸１２と共に回転するように設置された第２検出器１１０を有してなる第２ロータリスケール１１２と、を有する構成である。
【００５７】
更にトルク測定装置１００は、筒状のケーシング１１８と、ケーシング１１８の一端側に設けられた負荷装置部１２０と、負荷装置部１２０の外面に設けられた液晶表示機１２２と、を有している。尚、非接触コネクタ１０の受光素子３０には変調回路や固定側マイクロコンピュータが接続され受光素子が受光した信号に基づいて回転軸１２に作用するトルクの値を算出し液晶表示機１２２に表示するようになっている。
【００５８】
ケーシング１１８の他端部分には端部軸受け１２４が設置され、ケーシング１１８の内部の長手方向の中央付近には中間軸受１２６が設置されている。
【００５９】
回転軸１２の一端は負荷装置部１２０に連結され、他端はカップリング１２８を介してモータ１３０に同軸的に結合されている。回転軸１２は端部軸受け１２４に回転自在に支持されると共にカラー１３２及び回転ブラケット１３４を介して中間軸受１２６に回転自在に支持されている。第１スケール部１０２及び第２スケール部１０８は、端部軸受け１２４と中間軸受１２６との間に設置されている。回転軸１２における第１スケール部１０２と第２スケール部１０８との間の部分は他の部分よりも細くなっている。
【００６０】
回転ブラケット１３４は、外周において中間軸受１２６に嵌合し内周においてカラー１３２に嵌合する円板状の基部と基部から端部軸受け１２４の方に突出するアーム部とを有し回転軸１２と共に回転するようになっている。第１検出器１０４及び第２検出器１１０は、回転ブラケット１３４のアーム部に設置され、回転軸１２と共に回転するようになっている。
【００６１】
カラー１３２は円筒状の部材で外周の一方の端部において回転ブラケット１３４の基部に嵌合し他の部分は負荷装置部１２０の方に突出している。又、カラー１３２は内周において回転軸１２に嵌合し回転軸１２と共に回転するようになっている。
【００６２】
非接触コネクタ１０は、カラー１３２と負荷装置部１２０との間に設置されている。非接触コネクタ１０の固定部３２の環状ベース部材３８は負荷装置部１２０に固定されている。
【００６３】
信号処理部１１４は中心孔を有する円板状の基板にマイクロコンピュータや赤外線ＬＥＤ駆動回路等の様々な電装品が搭載された構成であり、中心孔においてカラー１３２に結合され、回転軸１２と共に回転するようになっている。信号処理部１１４は、第１ロータリスケール１０６、第２ロータリスケール１１２、ＡＣ−ＤＣ変換部１１６、非接触コネクタ１０等と電気的に接続されている。
【００６４】
ＡＣ−ＤＣ変換部１１６も中心孔を有する円板状の基板にダイオード、コンデンサ等の様々な電子部品や２次電池等が搭載された構成であり、信号処理部１１４と回転ブラケット１３４との間で中心孔においてカラー１３２に結合され、回転軸１２と共に回転するようになっている。又、ＡＣ−ＤＣ変換部１１６は、非接触コネクタ１０の交流電流供給部３４に接続されており、交流電流供給部３４から供給される交流電流を直流電流に変換して２次電池に充電したり信号処理部１１４等に供給するようになっている。
【００６５】
次に、トルク測定装置１００の作用について説明する。モータ１３０が回転すると回転軸１２にモータ１３０のトルクが作用する。回転軸１２にはトルクの大きさに応じた捩れが生じる。回転軸１２における第１スケール部１０２と第２スケール部１０８との間の部分は他の部分よりも細くなっているので、それだけ大きな捩れが生ずる。又、交流電流供給部３４の送信用コイル４８には外部電源から交流電流が供給され、回転軸１２と共に受信用コイル４４が回転することで受信用コイル４４には誘導起電力が生じ、受信用コイル４４にも交流電流が供給される。
【００６６】
第１ロータリスケール１０６及び第２ロータリスケール１１２は、それぞれ第１スケール部１０２、第２スケール部１０８の捩れ角を検出し捩れ角に対応する信号を信号処理部１１４に出力する。信号処理部１１４は、第１検出器１０４により検出される第１スケール部１０２の捩れ角に対応するデータ及び第２検出器１１０により検出される第２スケール部１０８の捩れ角に対応するデータを、発光素子２６から発光される信号に変換する。回転部２８の環状リフレクタ２４の中に発光素子２６が光を照射すると透光性環状部材１８全体が光り光透過面１４の全面から光が出射される。固定部３２の受光素子３０は回転部２８の発光素子２６が照射した光を受光し、これにより第１スケール部１０２の捩れ角に対応するデータ及び第２スケール部１０８の捩れ角に対応するデータが固定側に伝達される。伝達されたデータに基いて回転軸１２に作用するトルクの値が固定側マイクロコンピュータにおいて算出され液晶表示機１２２に表示される。
【００６７】
トルク測定装置１００は、トルク検出部１０１の構成要素が回転側だけに備えられ、回転軸１２と共に回転しない固定側には備えられていないので小型化及び測定精度の向上に寄与する。
【００６８】
又、非接触コネクタ１０は回転軸１２における端部ではない部分に設置されているので、この点でも小型化に寄与する。
【００６９】
又、トルク測定装置１００は、回転軸１２と共に回転するように設置された信号処理部１１４を備えているので、トルク検出部１０１により検出されるデータを処理して回転側の発光素子２６から発せられる信号に変換し、固定側の受光素子３０に送信することができる。尚、上記のようにトルク検出部１０１により検出されるデータをそのまま発光素子２６から発せられる信号に変換してもよいが、トルク検出部１０１により検出されるデータに基いて回転軸１２に作用するトルクを信号処理部１１４において算出し、算出されたトルクの値を発光素子２６から発せられる信号に変換してもよい。この場合、回転側から固定側へはトルク検出部１０１により検出されるデータではなくデータに基いて算出されたトルクの数値のみを送信すれば足りるので、非接触コネクタ１０によって送信されるデータの量を抑制できる。
【００７０】
尚、本第７実施形態においてトルク検出部１０１は、第１ロータリスケール１０６と第２ロータリスケール１１２とを有する構成であるが、構成要素が回転側だけに備えられる構成であれば、トルク検出部は例えば歪ゲージを備えた構成であってもよい。
【００７１】
又、本第７実施形態において信号処理部１１４とＡＣ−ＤＣ変換部１１６は円板形状であるが、回転軸１２と共に回転するように構成されていれば信号処理部及びＡＣ−ＤＣ変換部の形状や配置等の構成は特に限定されない。例えば、１枚の基板に信号処理部とＡＣ−ＤＣ変換部とが併設された構成であってもよい。
【００７２】
又、本第７実施形態においてトルク測定装置１００は、前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０を備えているが非接触コネクタ１０に代えて、前記第２〜第４実施形態に係る非接触コネクタ５０、８０、９０のいずれかを備えた構成であってもよい。
【００７３】
又、本第７実施形態においてトルク測定装置１００は、非接触コネクタ１０の交流電流供給部３４によって固定側から回転側に交流電流を供給しているが、回転軸１２における非接触コネクタ１０が取付けられる部分以外の部分に、固定側から回転側に電気を供給する要素を備えてもよい。この場合、非接触コネクタは交流電流供給部を備えていない構成であってもよい。
【００７４】
又、本第７実施形態ではトルク測定装置１００に前記第１実施形態に係る非接触コネクタ１０が適用された例が示されているが、回転する部分と固定された部分との間でデータが送信される装置や用途であれば、前記第１〜第６実施形態に係る非接触コネクタ１０、５０、８０、８５、９０、９５は、トルク測定装置以外の装置や用途にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、トルク測定装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０、５０、８０、８５、９０、９５…非接触コネクタ
１２…回転軸
１４、５４…光透過面
１６、５６…背面
１８、５８…透光性環状部材
２０、６０…外周面
２２…反射膜
２４、５２…環状リフレクタ
２６…（第１）発光素子
２８、６４…回転部
３０…（第１）受光素子
３２、６２…固定部
３４…交流電流供給部
３６、４０、６６、７０…凹部
４２…受信用コア
４４…受信用コイル
４６…送信用コア
４８…送信用コイル
８４…第２発光素子
８６…第２受光素子
１００…トルク測定装置
１０１…トルク検出部
１０２…第１スケール部
１０４…第１検出器
１０６…第１ロータリスケール
１０８…第２スケール部
１１０…第２検出器
１１２…第２ロータリスケール
１１４…信号処理部
１１６…ＡＣ−ＤＣ変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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