(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転トランス巻線(2)を有する回転子(3)と、前記回転子(3)と同心で固定子トランス巻線(4)を有すると共に前記回転子(3)の外周側に位置する輪状固定子(5)とからなる回転トランス(1)と、前記回転子(3)の中央位置に固定された保持板(7)に設けられた回転側発光素子(8)又は回転側受光素子と、前記回転側発光素子(8)又は回転側受光素子と対向配置され固定配置の固定側発光素子又は固定側受光素子(11)を有すると共に前記回転子(3)及び輪状固定子(5)を覆う固定部材(10)と、前記固定部材(10)の内面に形成された凹部(10A)とを備え、前記固定側発光素子又は固定側受光素子(11)は前記凹部(10A)に設けられ、前記回転トランス(1)により前記回転子(3)側に電力供給できる構成としたことを特徴とする回転型非接触コネクタ。
【請求項２】
前記回転子(3)と輪状固定子(5)との間には、非磁性体軸受(6)が設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転型非接触コネクタ。
【請求項３】
前記回転側発光素子(8)又は回転側受光素子を駆動するための電気回路部(9)を有し、前記回転トランス(1)を介して前記電気回路部(9)に電力が供給されるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の回転型非接触コネクタ。
【請求項４】
前記回転側発光素子(8)又は回転側受光素子は、前記回転子(3)の中心位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の回転型非接触コネクタ。
【請求項５】
前記回転側発光素子(8)又は回転側受光素子は、前記回転子(3)の中心位置以外の周縁位置に複数個設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の回転型非接触コネクタ。
【請求項６】
前記回転側発光素子(8)又は回転側受光素子は、前記回転子(3)の半径方向に沿って複数個設けられていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の回転型非接触コネクタ。
【請求項７】
前記電気回路部(9)は、前記回転子(3)に設けられていることを特徴とする請求項３記載の回転型非接触コネクタ。
【請求項８】
前記回転側発光素子(8)は４個、前記固定側受光素子(11)は６個よりなり、前記固定側受光素子(11)は前記回転子(3)の回転中心Ｐ回りの正六角形の各頂点位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の回転型非接触コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転型非接触コネクタに関し、特に、回転トランスの回転子に回転側発光素子又は受光素子を設け、回転トランスを介して外部からこの回転側発光素子又は受光素子を駆動するための電気回路部に電力を供給することにより、非接触の光通信方式による１チャンネル又は多チャンネルの信号伝達を行うための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固定側と回転側との間の信号の伝達手段としては、例えば、複数の回転軸を有するジンバル機構や１軸の回転台に搭載された回転側と固定側装置は、ロータリジョイント（スリップリング）、接触接続型のコネクタ及び最終的には接触接続型のコネクタに帰結する直結配線で接続されていた。
配線の無線化技術のうち、非接触方式でのデータの送受は近年の赤外線通信技術の発展によってかなり容易になってきたにも拘わらず、固定側から回転側への非接触方式の電力供給が困難であったことから所詮電力用の配線が残り完全な無線化が難しい状況であった。また、発光体と受光体を組合わせた光コネクタ光カプラも用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の固定側と回転側との間の信号の伝達手段としては、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、固定側と回転側の接続法のうち、接触型コネクタによる接続方式及び直結配線方式は、たとえ有限角の回転運動しか行わない場合でも、配線の捩れや配線の剛性による有害抵抗の発生が避けられない問題であった。
また、ロータリジョイント（スリップリング）方式は、配線の捩れや配線の剛性による有害抵抗の発生は無いものの大型、高価及び低耐環境性能等の問題がある。
また要求データ容量に多チャンネル化で対応する場合に、変調方式赤外線通信用素子を採用するとデータ伝送速度ひいては伝送容量の低下及び高価格化を招来するので、無変調方式を採用せざるを得ない場合にはチャンネル間の干渉の問題があった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、回転トランスの回転子に回転側発光素子又は受光素子を設け、回転トランスを介して外部からこの回転側発光素子又は受光素子を駆動するための電気回路部に電力を供給することにより、非接触の光通信方式による１チャンネル又は多チャンネルの信号伝達を行うようにした回転型非接触コネクタを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による回転型非接触コネクタは、回転トランス巻線を有する回転子と、前記回転子と同心で固定子トランス巻線を有すると共に前記回転子の外周側に位置する輪状固定子とからなる回転トランスと、前記回転子の中央位置に固定された保持板に設けられた回転側発光素子又は回転側受光素子と、前記回転側発光素子又は回転側受光素子と対向配置され固定配置の固定側発光素子又は固定側受光素子を有すると共に前記回転子及び輪状固定子を覆う固定部材と、前記固定部材の内面に形成された凹部とを備え、前記固定側発光素子又は固定側受光素子は前記凹部に設けられ、前記回転トランスにより前記回転子側に電力供給できる構成であり、また、前記回転子と輪状固定子との間には、非磁性体軸受が設けられている構成であり、また、前記回転側発光素子又は回転側受光素子を駆動するための電気回路部を有し、前記回転トランスを介して前記電気回路部に電力が供給されるようにした構成であれ、また、前記回転側発光素子又は回転側受光素子は、前記回転子の中心位置に設けられている構成であり、また、前記回転側発光素子又は回転側受光素子は、前記回転子の中心位置以外の周縁位置に複数個設けられている構成であり、また、前記回転側発光素子又は回転側受光素子は、前記回転子の半径方向に沿って複数個設けられている構成であり、また、前記電気回路部は、前記回転子に設けられている構成であり、また、前記回転側発光素子は４個、前記固定側受光素子は６個よりなり、前記固定側受光素子は前記回転子の回転中心Ｐ回りの正六角形の各頂点位置に設けられている構成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による回転型非接触コネクタの好適な実施の形態について説明する。
図１から図４において符号１で示されるものは非接触給電機器としての回転トランスであり、この回転トランス１は、回転トランス巻線２を有する中空状（中実も可）の回転子３と、この回転子３と同心で外周位置、すなわち外側に設けられ固定子トランス巻線４を有する輪状固定子５とから構成されている。
【０００７】
前記輪状固定子５の内壁部分には、樹脂等からなる非磁性の非磁性体軸受６が設けられ、この非磁性体軸受６は、輪状固定子５と回転子３の間に配設されている。なお、この非磁性体軸受６は、用いない場合もあり、その場合には、回転子３を装置の回転部材に接続し、輪状固定子５を装置の固定側に固定し、回転子３と輪状固定子５とを位置合わせすることも可能である。
【０００８】
前記回転子３の中空部分すなわち中央位置を覆うようにその上部に保持板７が設けられ、この保持板７上には、１個又は複数の回転側発光素子８（受光素子でも可）が設けられ、この回転側発光素子８を駆動するための電気回路部９は回転子３に取付けられ、その電力は前記回転トランス１を経由して外部から受けることができるように構成されている。なお、この電気回路部９は、回転子３以外の回転部材に設けることもできる。また、この回転トランス１を経由する電力供給は、発光、受光素子のみではなく、他の図示しない一般の回路等へも行うことができることは述べるまでもないことである。
【０００９】
前記固定子５の上方には、固定部材１０が回転子３及び固定子５を覆うように設けられ、この固定部材１０の内面の凹部１０Ａには、前記各回転側発光素子９と対応することができるように１個又は複数個の固定側受光素子１１（発光素子も可）が設けられており、この固定部材１０は、輪状固定子５に固定する場合と、図示しない装置の固定側に取付けることができる。
【００１０】
次に、前述の状態において、回転トランス１を介して外部から電力を電気回路部９に送り、この電気回路部９から各種のデータとしての駆動信号を回転側発光素子８に供給すると、回転側発光素子８はこの駆動信号に基づいて発光し、この発光状態は固定側受光素子１１によって受光され、回転側発光素子８から固定側受光素子１１へのデータの伝送が光通信によって行われ、機械式のコネクタやスリップリングと同じ働きを非接触状態で行うことができる。なお、この回転側発光素子８と固定側受光素子１１の配置関係は、前述したように、逆の関係とすることもできる。
【００１１】
次に、図５から図９は、回転側発光素子８の出力範囲と固定側受光素子１１の受光範囲との関係を示し、ｒとＲで示している。各素子８、１０を回転中心Ｐ位置に１個ずつ設けて１チャンネル用とすることもできるが、図５、図６のように、回転側発光素子８を４個で固定側受光素子１１を６個で中心位置以外の周縁位置に配設した場合、図９のように、各素子８、１１を半径方向に沿って複数個設ける場合も可である。
図５の場合、４個の回転側発光素子８を２．１、２．２、２．３、２．４としそれぞれをチャンネル１、チャンネル２、チャンネル３、チャンネル４とする。またそれぞれの固定側受光素子１１面での発光出力範囲を半径ｒで示す。４チャンネルの出力要求であるから４個の回転側発光素子８が必要であり、データ受信の途切れと干渉の発生の抑止のためには、回転軸回りの正六角形の頂点位置に半径Ｒの受光半径を持つ固定側受光素子１１が以下、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６の６個必要である。図５に示すように回転側発光素子８の２．１が回転により固定側受光素子３．２の円内に入り始めた時には３．２の円内に入っていた回転側発光素子８の２．２はその時抜けきっており、固定側受光素子１１の３．２を今まではチャンネル２の出力であったものを、今度はチャンネル１（回転側発光素子８の２．１）の出力とするようスイッチ切換えする。他のチャンネルも同様に受光素子出力を回転に伴い順次切換えて行けば各チャンネルの出力信号の途切れや干渉無くデータ通信ができる。図５では発光素子出力ｒが受光素子の入力範囲Ｒより小さい場合が多いのでＲ≧ｒの場合を例示したが、図６はｒ＞Ｒの場合を示す。同様に回転角に対応させ順次受光素子出力を切換えて行けば光通信が可能になる。
【００１２】
次に、有限角回転の場合の回転側装置からの出力を２チャンネルとした形態を示す。２チャンネルが同一円周上にある場合、図７に示すように固定側受光素子１１を３個設置し中央の固定側受光素子１１を回転角に対応させ切換えて光通信を行う。またｒ＞Ｒの場合を図８に示すが、この場合も同様に可能である。
また、前述の形態において例示したのはいずれも回転側装置に回転側発光素子８を、固定側装置に固定側受光素子１１を設置した場合であったが、前述したように、逆に回転側装置に受光素子１１を、固定側装置に発光素子８を設置した場合は、図８における回転側を固定側、固定側を回転側と見なせばよいので双方向の光データ通信が可能となる。
また、いずれも回転側発光素子８が同一円周上にある場合であったが、２チャンネルの発光素子が同一円周上でなく２つの同心円上に各１個ずつすなわち、半径方向に沿って設置できる場合も図９に示すように同様に可能である。
上記のように、発光、受光素子を適切に配置し、素子出力を適宜スイッチにより切換えることによって双方向通信を含めた非接触データ伝送方式である赤外線通信が可能となる。
以上から非接触給電機器と非接触データ通信機器を組合せることによって回転型非接触コネクタを得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明による回転型非接触コネクタは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、回転トランスと光素子の結合手段とを組合わせているため、外部から電力の供給を受けつつ、光素子間でデータ通信を非接触で行うことができ、各種装置における検出器、駆動体等のデータを非接触で簡単にかつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転型非接触コネクタの断面図である。
【図２】図１の要部の平面図である。
【図３】図１の要部の断面図である。
【図４】図１の要部の概略図である。
【図５】固定側受光素子面における受光範囲と発光素子の出力範囲の関係を示す図である。
【図６】図５においてｒ＞Ｒの場合の構成図である。
【図７】有限角回転の場合で、Ｒ≧ｒの構成図である。
【図８】図７においてｒ＞Ｒの場合の図であると共に回転側装置に受光素子を、固定側装置に発光素子を設置した場合の配置例である。
【図９】発光素子配置が同心円状の場合の受光素子の配置例である。
【符号の説明】
１    回転トランス
２    トランス巻線
３    回転子
５    輪状固定子
６    非磁性軸受
７    保持板
８    回転側発光素子
９    電気回路部
１０    固定部材
１０Ａ    凹部
１１    固定側受光素子
【図１】
0003598053.tif 000002
【図２】
0003598053.tif 000003
【図３】
0003598053.tif 000004
【図４】
0003598053.tif 000005
【図５】
0003598053.tif 000006
【図６】
0003598053.tif 000007
【図７】
0003598053.tif 000008
【図８】
0003598053.tif 000009
【図９】
0003598053.tif 000010