專(zhuān)利名稱(chēng)：非接觸連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸地發(fā)送并接收數(shù)據(jù)的非接觸連接器，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種通過(guò)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸上的反射器在旋轉(zhuǎn)體光元件與固定體光元件之間非接觸地發(fā)送并接收數(shù)據(jù)的非接觸連接器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，在旋轉(zhuǎn)側(cè)與固定側(cè)之間發(fā)送并接收數(shù)據(jù)。例如，可以將攝像機(jī)設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)基座上，并且將來(lái)自該攝像機(jī)的視頻信號(hào)等發(fā)送到固定側(cè)信號(hào)處理部分。在此情況下，通過(guò)使用導(dǎo)線(xiàn)將攝像機(jī)與信號(hào)處理部分直接連接起來(lái)，將來(lái)自攝像機(jī)的視頻信號(hào)發(fā)送給固定側(cè)信號(hào)處理部分。然而，隨著近年來(lái)無(wú)線(xiàn)信號(hào)技術(shù)的提高，已經(jīng)變得能夠在即使沒(méi)有直接導(dǎo)線(xiàn)連接的情況下在旋轉(zhuǎn)側(cè)與固定側(cè)之間執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。
然而，為了在旋轉(zhuǎn)側(cè)進(jìn)行圖像捕獲或其他操作，必須向旋轉(zhuǎn)側(cè)提供電力，但是存在難以從固定側(cè)向旋轉(zhuǎn)側(cè)非接觸地提供電力的問(wèn)題。
因此，通常，將多個(gè)發(fā)光元件設(shè)置在盤(pán)形旋轉(zhuǎn)體的頂部并將固定體的多個(gè)光接收元件設(shè)置在固定側(cè)的面對(duì)該多個(gè)發(fā)光元件的位置處，非接觸地發(fā)送并接收數(shù)據(jù)，在該旋轉(zhuǎn)側(cè)與固定側(cè)之間構(gòu)建旋轉(zhuǎn)變壓器，從而實(shí)現(xiàn)了從固定側(cè)到旋轉(zhuǎn)側(cè)的非接觸供電(例如參見(jiàn)日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2002-75760)。
然而，在日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2002-75760中，隨著數(shù)據(jù)通信速率的增大，可能不一定能夠?qū)⑺袛?shù)據(jù)從旋轉(zhuǎn)體的發(fā)光元件發(fā)送到固定體的光接收元件。即，在日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2002-75760中，將光路從發(fā)光元件切換到其他光接收元件，使得不會(huì)由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而切斷光元件之間的非接觸光連接。在該切換方法中，隨著數(shù)據(jù)通信速率的增大，存在這樣的情況，即，傳輸數(shù)據(jù)的速度比用于切換光路的處理時(shí)間要快，因而無(wú)法確保高速通信的連續(xù)性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問(wèn)題構(gòu)思出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于確保高速通信的連續(xù)性的非接觸連接器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的非接觸連接器包括設(shè)置在繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上的旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和設(shè)置在固定體上的固定側(cè)光元件，并且在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間進(jìn)行非接觸的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，該非接觸連接器包括位于該旋轉(zhuǎn)軸上的反射體，其反射從該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件或從該固定側(cè)光元件發(fā)射的光；并且其中經(jīng)由該反射體在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間形成的光路基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸；并且，經(jīng)由該反射體在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間的光路被形成為，使得由該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件或由固定側(cè)光元件接收從該反射體反射的光。結(jié)果，例如，與該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而所處的位置無(wú)關(guān)地、從該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件發(fā)射的光被該反射體反射并總是指向特定固定側(cè)光元件，使得可以無(wú)中斷地實(shí)現(xiàn)光路并且可以確保通信的連續(xù)性。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器中，將旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體的與旋轉(zhuǎn)軸相垂直的盤(pán)面上，并將固定側(cè)光元件設(shè)置在固定體的與旋轉(zhuǎn)體的盤(pán)面基本上平行的平面上。結(jié)果，例如，在與該旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)形成了經(jīng)由該反射體在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間形成的光路，并確保了該平面內(nèi)的通信連續(xù)性。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器中，反射體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并被構(gòu)造成使得該反射體的旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角是旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角的二分之一。結(jié)果，例如，該反射體的反射面沿著繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的反射中心線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，使得即使旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件的位置由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而變化，光也總是指向特定的固定側(cè)光元件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器還包括第一齒輪，其與旋轉(zhuǎn)體一起繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；第二齒輪，其繞該第一齒輪旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；以及連接部分，其將第二齒輪與反射體相連接，其中，第一齒輪與第二齒輪的齒數(shù)比被設(shè)置成使得第二齒輪的移動(dòng)速度是第一齒輪的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一。結(jié)果，例如，可以使該反射體以該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器中，在旋轉(zhuǎn)體上還設(shè)置彈性體，在通過(guò)磁力空間連接到固定體的旋轉(zhuǎn)體上，該彈性體的一端被連接在旋轉(zhuǎn)體上的與該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)的第一位置處，該彈性體的另一端被連接在不隨該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的第二位置處，其中，反射體被布置成，使得該反射體的反射面位于這樣的線(xiàn)上，該線(xiàn)基本上將連接第一位置和第二位置的線(xiàn)的中點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸相連接。結(jié)果，例如，以作為該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的二分之一的旋轉(zhuǎn)角來(lái)驅(qū)動(dòng)該反射體。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器還包括檢測(cè)部分，其檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角；反射體驅(qū)動(dòng)部分，其使反射體以通過(guò)該檢測(cè)部分檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一或旋轉(zhuǎn)角的二分之一進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。通過(guò)該方式，例如，可以使該反射體以該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器中，在旋轉(zhuǎn)體的盤(pán)面上的任意位置處設(shè)置有多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件，在固定體上設(shè)置有多個(gè)固定側(cè)光元件，其中，在該固定體上將多個(gè)固定側(cè)光元件設(shè)置為，使得當(dāng)固定側(cè)光元件位于反射體與旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件之間的入射和反射光路線(xiàn)段上時(shí)，經(jīng)由該反射體在該固定側(cè)光元件與旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件之間形成了光路。結(jié)果，例如，通過(guò)該多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和多個(gè)固定側(cè)光元件，無(wú)中斷地形成了光路，并可以非接觸地執(zhí)行多信道數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器中，在旋轉(zhuǎn)體的盤(pán)面上的任意位置處混合地設(shè)置有旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件和旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件，在固定體上混合地設(shè)置有接收由該旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件發(fā)射的光的固定側(cè)光接收元件和向該旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件發(fā)射光的固定側(cè)發(fā)光元件，將固定側(cè)光接收元件和固定側(cè)發(fā)光元件混合地布置成使得當(dāng)固定側(cè)發(fā)光元件或固定側(cè)光接收元件位于反射體與旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件之間或反射體與旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件之間的入射和反射光路線(xiàn)段上時(shí)，經(jīng)由該反射體在該固定側(cè)光接收元件與旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件之間或在該固定側(cè)發(fā)光元件與旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件之間形成了光路。結(jié)果，例如，在該旋轉(zhuǎn)體與固定體之間混合地布置有發(fā)光元件和光接收元件，使得可以通過(guò)多個(gè)信道非接觸地發(fā)送并接收數(shù)據(jù)，并具有同時(shí)雙向性。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器中，在旋轉(zhuǎn)體和固定體上，與旋轉(zhuǎn)軸相垂直地、以多個(gè)段的方式分別布置有位于基本上垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上的多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和多個(gè)固定側(cè)光元件，在各段中，在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間形成了光路。結(jié)果，例如，能夠通過(guò)多個(gè)信道進(jìn)行非接觸的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器還包括切換單元，向該切換單元輸入由旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件作為經(jīng)編碼的光接收的數(shù)據(jù)，并且該切換單元將該數(shù)據(jù)輸出給多個(gè)輸出級(jí)中的所請(qǐng)求的輸出級(jí)。結(jié)果，例如，使得可以將輸入數(shù)據(jù)輸出給用戶(hù)希望的輸出端口。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器還包括旋轉(zhuǎn)變壓器，該旋轉(zhuǎn)變壓器包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體和固定體中的每一個(gè)上的變壓器芯和變壓器繞組。結(jié)果，使得可以在該旋轉(zhuǎn)體與固定體之間非接觸地供電。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器還包括盲匹配功能，在該盲匹配功能中，旋轉(zhuǎn)體和固定體是可相互嵌合的，并且與嵌合后該旋轉(zhuǎn)體在該旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向上的位置無(wú)關(guān)地、在旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間形成光路。結(jié)果，可以提供具有將旋轉(zhuǎn)體與固定體盲匹配的功能的非接觸連接器。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器，該固定側(cè)光元件被設(shè)置沿旋轉(zhuǎn)軸方向的與旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件的高度不同的高度處，并且以相對(duì)于與旋轉(zhuǎn)軸垂直的旋轉(zhuǎn)體的平面所成的角度來(lái)布置該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件，使得在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間形成光路。結(jié)果，例如，可以經(jīng)由反射體通過(guò)固定側(cè)光元件接收從旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件發(fā)射的光，而光路不會(huì)被旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件本身阻擋。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器，反射體的厚度被設(shè)置為，當(dāng)該反射體由于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而位于旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間時(shí)，該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與該固定側(cè)光元件之間的光路不會(huì)被阻擋，并且該反射體的兩個(gè)面都是鏡面。結(jié)果，該固定側(cè)光元件可以接收從旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件發(fā)射的光而不會(huì)被反射體阻擋。
此外，根據(jù)本發(fā)明的非接觸連接器，旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和固定側(cè)光元件包括多個(gè)光纖，在該多個(gè)光纖之間形成光路。結(jié)果，例如，可以非接觸地進(jìn)行通過(guò)多個(gè)信道的高速的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。
本發(fā)明的一種非接觸連接器包括位于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸上的反射體，并且該反射體被構(gòu)造成，使得在位于旋轉(zhuǎn)體上的旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與位于固定體上的固定側(cè)光元件之間總是能夠形成光路，從而能夠提供確保了高速通信的連續(xù)性的非接觸連接器。


圖1是應(yīng)用了本發(fā)明的非接觸連接器的剖面圖；圖2是用于說(shuō)明由反射體形成的光路的圖；圖3是用于說(shuō)明由反射體形成的光路的圖；圖4是用于說(shuō)明由反射體形成的光路的圖；圖5A和圖5B是用于說(shuō)明由反射體形成的光路的圖；圖6是用于說(shuō)明由反射體形成的光路的圖；圖7A和圖7B是用于說(shuō)明由多個(gè)光元件形成的光路的圖；圖8示出了行星齒輪變速裝置的結(jié)構(gòu)；圖9是用于說(shuō)明非接觸供電的圖；圖10示出了旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分和固定側(cè)電路部分的結(jié)構(gòu)；圖11示出了被添加了信道識(shí)別碼的數(shù)據(jù)示例；圖12示出了其中布置有多個(gè)級(jí)的非接觸連接器的示例；圖13A是彈性體驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖；圖13B是彈性體驅(qū)動(dòng)裝置的剖面圖；以及圖14用于例示彈性體驅(qū)動(dòng)裝置的操作。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖1是應(yīng)用了本發(fā)明的非接觸連接器10的示例，其示出了在包含旋轉(zhuǎn)軸4的平面內(nèi)的剖面圖。如圖1所示，原則上來(lái)說(shuō)，非接觸連接器10包括旋轉(zhuǎn)體1和固定體2。將旋轉(zhuǎn)體1構(gòu)造成使得能夠繞旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)。將固定體2布置并固定在旋轉(zhuǎn)體1的附近。
旋轉(zhuǎn)體1包括旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11、旋轉(zhuǎn)側(cè)保持部分12、旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13、旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14、旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器芯15以及反射體7。
將旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體1的上部，用于執(zhí)行各種數(shù)據(jù)處理。例如，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)體1上安裝有用于拍攝圖像的攝像機(jī)時(shí)，將來(lái)自該攝像機(jī)的圖像信號(hào)等輸入到旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11，并輸出電信號(hào)使得旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13發(fā)光。
將旋轉(zhuǎn)側(cè)保持部分12布置在旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11的下部，其用于保持旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11。
將旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13布置在旋轉(zhuǎn)體1的盤(pán)面上，與旋轉(zhuǎn)軸4相垂直。該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13根據(jù)來(lái)自旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11的電信號(hào)發(fā)射光，以通過(guò)反射體7向固定側(cè)光元件23非接觸地發(fā)送數(shù)據(jù)。旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13還通過(guò)反射體7從固定側(cè)光元件23接收對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的光，并向旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11輸出該數(shù)據(jù)。
旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14位于旋轉(zhuǎn)側(cè)保持部分12的下部，并被布置于旋轉(zhuǎn)體1的外周上的凹陷中。通過(guò)電磁感應(yīng)作用從固定體2供電，并且可以通過(guò)該旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14向旋轉(zhuǎn)體1的各部分供電。
將旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器芯15形成為包圍旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14，并具有U形剖面。旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器芯15將旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14容納在其凹陷中，并與固定體2一起形成旋轉(zhuǎn)變壓器。上述旋轉(zhuǎn)側(cè)保持部分12是該旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器芯15的一部分。
將反射體7布置在旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)軸上，并將其構(gòu)造成可繞旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)。該反射體7反射由各光元件13、23發(fā)射的光。因此，反射體7的反射面例如是鏡，并包括具有高反射率的材料。在該實(shí)施例中，反射體7是平面鏡。
接下來(lái)，對(duì)固定體2進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，固定體2包括固定側(cè)電路部分21、固定側(cè)保持部分22、固定側(cè)光元件23、固定側(cè)變壓器繞組24以及固定側(cè)變壓器芯25。
將固定側(cè)電路部分21設(shè)置在固定體2的上部。將固定側(cè)電路部分21連接到固定側(cè)光元件23，其處理來(lái)自固定側(cè)光元件23的數(shù)據(jù)(其被編碼成光)并將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)輸出到連接到固定體2的外部設(shè)備。固定側(cè)電路部分21還將從該外部設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)輸出給固定側(cè)光元件23。
將固定側(cè)保持部分22布置在固定側(cè)電路部分21的下部，用于保持固定側(cè)電路部分21。
將固定側(cè)光元件23布置在固定體2的平面上，該平面基本上平行于旋轉(zhuǎn)體1(其上布置有旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13)的盤(pán)面。固定側(cè)光元件23通過(guò)反射體7非接觸地接收從旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13發(fā)射的光，并將被編碼成所接收的光的數(shù)據(jù)輸出到固定側(cè)電路部分21。固定側(cè)光元件23根據(jù)來(lái)自固定側(cè)電路部分21的數(shù)據(jù)發(fā)射光，并通過(guò)反射體7向旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13發(fā)送數(shù)據(jù)。如圖1所示，在固定側(cè)光元件23與旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13之間在基本上垂直于旋轉(zhuǎn)軸4的方向上形成了光路。
固定側(cè)變壓器繞組24位于與旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14對(duì)應(yīng)的位置處，并位于固定體2的內(nèi)周側(cè)上。固定側(cè)變壓器繞組24提供來(lái)自連接到固定體2的外部設(shè)備的電力。
將固定側(cè)變壓器芯25形成為包圍固定側(cè)變壓器繞組24，并具有U形剖面。固定側(cè)變壓器芯25將固定側(cè)變壓器繞組24容納在其凹陷中，并與旋轉(zhuǎn)體1一起形成旋轉(zhuǎn)變壓器。固定側(cè)保持部分22是該固定側(cè)變壓器芯25的一部分。
此外，該非接觸連接器10包括滾動(dòng)件31，該滾動(dòng)件31使旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作平滑，并且將旋轉(zhuǎn)體1相對(duì)于固定體2定位。將滾動(dòng)件31布置在旋轉(zhuǎn)體1與固定體2之間的間隙中。為了使該滾動(dòng)件31的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作平滑，旋轉(zhuǎn)體1和固定體2分別包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)。由該滾動(dòng)件31、內(nèi)環(huán)以及外環(huán)形成了軸承5。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作很平滑時(shí)，不必進(jìn)行定位等，可以略去滾動(dòng)件31。
接下來(lái)，對(duì)形成在旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13與固定側(cè)光元件23之間的光路進(jìn)行說(shuō)明。圖2是一個(gè)示例，其為非接觸連接器10的俯視圖。旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13是發(fā)光元件，而固定側(cè)光元件23是光接收元件；反射體7繞旋轉(zhuǎn)中心O旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)中心O是旋轉(zhuǎn)軸4與旋轉(zhuǎn)體1的交點(diǎn)。
如圖所示，考慮這樣的情況將旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13和固定側(cè)光接收元件23布置在面對(duì)旋轉(zhuǎn)中心O的直線(xiàn)上，反射體7的平面部分位于線(xiàn)段CE上。在此情況下，當(dāng)旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13向反射體7發(fā)光時(shí)，在反射體7處該光被反射并指向固定側(cè)光元件23。然而，反射光的光路被旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13阻擋。因此，如圖5(A)所示，將固定側(cè)光接收元件23安裝在比旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13更高的位置處。與圖1類(lèi)似，圖5(A)是非接觸連接器10的側(cè)視圖。按相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體1的底部的安裝角α設(shè)置旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13，以使得能夠通過(guò)處于不同高度的固定側(cè)光接收元件23接收光。通過(guò)這種方式，反射體7所反射的光可以在旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13的上方通過(guò)并能夠由固定側(cè)光接收元件23接收而不阻擋光路。
接下來(lái)，如圖3所示，考慮了其中旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)了規(guī)定角度θ的情況。在此情況下，旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13從位置A′移動(dòng)到位置A″。
通常，當(dāng)由鏡或其他反射面反射入射光時(shí)，垂直于反射面的反射中心線(xiàn)與入射光的夾角等于該反射中心線(xiàn)與反射光的夾角。在圖3的示例中，來(lái)自發(fā)光元件13的入射光與反射中心線(xiàn)的夾角(θ/2)等于反射中心線(xiàn)與反射光的夾角(θ/2)。
另一方面，隨著旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13的移動(dòng)，該反射中心線(xiàn)繞旋轉(zhuǎn)中心O旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。如果反射體7的反射面隨著該移動(dòng)旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)而移動(dòng)，那么入射光和反射光與反射中心線(xiàn)的夾角均為θ/2，因此發(fā)自旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13的光始終被反射體7反射并指向特定固定側(cè)光元件23。
因此，如果使得反射體7的旋轉(zhuǎn)速度是旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一，那么發(fā)自旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13的光始終指向固定側(cè)光接收元件23。
即，將旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13和固定側(cè)光元件23布置成使得發(fā)自旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13的光能夠被反射體7反射，并且當(dāng)固定側(cè)光元件23被布置在該光路線(xiàn)段上時(shí)，在發(fā)光元件13與光接收元件23之間經(jīng)由反射體7形成了光路。然后，如果反射體7的旋轉(zhuǎn)速度是旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一，那么由于反射體7的反射面繞旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13由于旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)而所處的位置無(wú)關(guān)地，總會(huì)在旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13與位于特定位置的固定光接收元件23之間形成光路。
如圖3所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13由于旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)而位于位置A″處時(shí)，反射中心線(xiàn)位于θ/2處，因此從旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13發(fā)射的光被反射體7反射并可由固定側(cè)光接收元件23接收。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)了90°(θ＝90°)時(shí)，反射體7旋轉(zhuǎn)了45°，并且反射中心線(xiàn)位于45°處。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13位于線(xiàn)段CO上，并且被反射體7反射的來(lái)自發(fā)光元件13的光指向位置B處的光接收元件23。
接下來(lái)，考慮其中旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)了180°(θ＝180°)的情況(如圖4所示)。反射中心線(xiàn)位于線(xiàn)段CO處(θ/2＝90°)，始自旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13的光路通過(guò)反射體7指向位置B處的固定側(cè)光接收元件23。在此情況下，反射體7的反射面與始自發(fā)光元件13的光路是平行的。因此，光不會(huì)被反射體7反射，相反，光路被反射體7阻擋。因此，如圖5(B所示)，應(yīng)當(dāng)使反射體7很薄，以不阻擋從發(fā)光元件13指向光接收元件23的光路。
如圖6所示，從發(fā)光元件13發(fā)射的光具有一定寬度d。通過(guò)將反射體7設(shè)計(jì)成比該寬度d薄，即使在θ＝180°時(shí)反射體7也不會(huì)阻擋光路，并且光接收元件23可以接收到來(lái)自發(fā)光元件13的光。
接下來(lái)，回到圖3，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)到270°(θ＝270°)時(shí)，反射體7旋轉(zhuǎn)到135°(θ/2)，并且反射中心線(xiàn)位于135°處。旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13位于線(xiàn)段EO上，并且發(fā)自旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13的光指向位置B處的固定側(cè)光接收元件23。
因此，與旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13由于旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)而所處的位置無(wú)關(guān)地，總會(huì)在旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13與位于特定位置的固定側(cè)光接收元件23之間形成光路。因此，在旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13與固定側(cè)光元件23之間無(wú)中斷地形成了光路，確保了通信的連續(xù)性。根據(jù)光的可逆性，當(dāng)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13是光接收元件而固定側(cè)光元件23是發(fā)光元件時(shí)可獲得類(lèi)似的行為。
接下來(lái)，參照?qǐng)D7，對(duì)如下的情況進(jìn)行說(shuō)明將多個(gè)發(fā)光元件13設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體1上，將與之對(duì)應(yīng)的多個(gè)光接收元件23設(shè)置在固定體2上。在圖7的示例中，將多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13和多個(gè)固定側(cè)光接收元件23布置在正六邊形的頂點(diǎn)位置處。
而且，在該示例中，將各旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13和固定側(cè)光元件23布置成使得從旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13發(fā)射的光被反射體7反射，并且當(dāng)固定側(cè)光元件23被布置在光路線(xiàn)段上時(shí)，在旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13與固定側(cè)光元件23之間經(jīng)由反射體7形成了光路。
針對(duì)圖7(A)中的位置考查光路。將反射體7的反射面布置為和連接B3與B6的線(xiàn)段相平行。在此情況下，反射中心線(xiàn)位于如圖所示的位置處。因此從旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A1發(fā)射的光被反射體7反射并指向固定側(cè)光接收元件B1。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A2阻擋了到固定側(cè)光接收元件B1的光路，但是如圖5(A)所示，按相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體1的底部的安裝角α設(shè)置旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A1，使得光路在旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A2的上方通過(guò)并指向固定側(cè)光接收元件B1。在旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A2與對(duì)應(yīng)的固定側(cè)光接收元件B2之間也形成了光路。此外，如上所述，由于使反射體7的厚度不會(huì)阻擋光路，因此從旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A3到固定側(cè)光接收元件B3也形成了光路。由于反射體7的兩面都是反射面，因此對(duì)于其他發(fā)光元件A4到A6中的每一個(gè)，情況完全相同。
這里，考慮了旋轉(zhuǎn)體1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°的情況(如圖7(B)如示)。各光元件A1到A6也移動(dòng)60°。此時(shí)，反射體7僅具有旋轉(zhuǎn)體1的二分之一的旋轉(zhuǎn)速度，因此旋轉(zhuǎn)通過(guò)30°。因此反射中心線(xiàn)位于如圖所示的位置處。旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A1形成了指向固定側(cè)光接收元件B1的光路，旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件A2形成了指向固定側(cè)光接收元件B2的光路。由于反射體7的兩面都是反射面，因此對(duì)于所有其他發(fā)光元件A3到A6，情況是類(lèi)似的。
即使按此方式布置了多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13和多個(gè)固定側(cè)光接收元件23，也總是能夠在各旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13與對(duì)應(yīng)的固定側(cè)光接收元件23之間形成光路。因此，即使存在多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13和多個(gè)固定側(cè)光元件23，也在各對(duì)元件13、23之間無(wú)中斷地形成了光路，從而可以確保通信連續(xù)性。通過(guò)多個(gè)光元件13、23進(jìn)行通信，可以通過(guò)非接觸連接器10進(jìn)行多信道數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。
在圖7所示的示例中，為便于進(jìn)行說(shuō)明，按60°間隔布置元件13、23；但是間隔并不限于60°，而是可以選擇任意位置。這是因?yàn)槿绻狗瓷潴w7的旋轉(zhuǎn)速度是旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一，那么總是可以在旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13與對(duì)應(yīng)的固定側(cè)光接收元件23之間形成光路。此時(shí)，可以將反射體7的初始角位置設(shè)置成使得反射體7的取向是這樣的，即，使得在旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13與固定側(cè)光接收元件23之間形成光路。
在圖7所示的示例中，將所有旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13設(shè)置在距旋轉(zhuǎn)中心O恒定距離的位置處，但是可以使用在任意距離處的位置。在此情況下，應(yīng)當(dāng)對(duì)旋轉(zhuǎn)體1提供各安裝角α設(shè)定，使得各旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13與對(duì)應(yīng)的固定側(cè)光元件23形成光路。
此外，在圖7所示的示例中，旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13是發(fā)光元件，而固定側(cè)光元件23是光接收元件；但是由于光的可逆性，即使旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13是光接收元件而固定側(cè)光元件23是發(fā)光元件，也會(huì)形成完全類(lèi)似的光路。通過(guò)這種方式，通過(guò)使用非接觸連接器10可以進(jìn)行同時(shí)的雙向數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。
混合布置的情況是類(lèi)似的，其中多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13中的一部分是發(fā)光元件，而其余是光接收元件。例如，如果旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件A1是發(fā)光元件而光元件A2是光接收元件，則采用這樣的混合布置固定側(cè)光元件B1是光接收元件而光元件B2是發(fā)光元件。
接下來(lái)，對(duì)使反射體7的旋轉(zhuǎn)速度是旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一的旋轉(zhuǎn)控制進(jìn)行說(shuō)明。圖8作為一個(gè)示例示出了行星齒輪變速裝置40。例如將該行星齒輪變速裝置40設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體1內(nèi)。
行星齒輪變速裝置40包括恒星齒輪41、行星齒輪42、內(nèi)部齒輪43以及臂44。將恒星齒輪41設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體1的中心。由于使該恒星齒輪41的旋轉(zhuǎn)軸與主裝置(其使得旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn))的旋轉(zhuǎn)軸重合，因此恒星齒輪41與旋轉(zhuǎn)體1一起繞旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)。
另一方面，將行星齒輪42布置在恒星齒輪41的外部，并且行星齒輪42隨著恒星齒輪41的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，并且在恒星齒輪41與內(nèi)部齒輪43之間移動(dòng)。行星齒輪42具有二級(jí)結(jié)構(gòu)，其中將與恒星齒輪41(固定齒輪)相嚙合的齒輪布置在與內(nèi)部齒輪43相嚙合的齒輪的上部。將臂44布置在連接行星齒輪42的中心與反射體7的中心(旋轉(zhuǎn)軸4上的位置)的線(xiàn)段上。
其中，如果恒星齒輪41由于主單元裝置的旋轉(zhuǎn)而沿方向G旋轉(zhuǎn)，那么行星齒輪42沿方向H旋轉(zhuǎn)。伴隨著該運(yùn)動(dòng)，反射體7也沿方向H旋轉(zhuǎn)。通過(guò)選擇恒星齒輪41的齒數(shù)與行星齒輪42的齒數(shù)之比的預(yù)定值，使得行星齒輪42的移動(dòng)速度是恒星齒輪41的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一。通過(guò)這種方式，反射體7按旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一繞旋轉(zhuǎn)軸4旋轉(zhuǎn)。
接下來(lái)對(duì)使反射體7按旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角的二分之一旋轉(zhuǎn)的另一控制示例進(jìn)行描述。
圖13A是非接觸連接器10的俯視圖，而圖13B是非接觸連接器10的剖面圖。如圖所示，按從旋轉(zhuǎn)軸4側(cè)起的順序，旋轉(zhuǎn)體1包括內(nèi)輪532、滾動(dòng)件533、外輪531以及旋轉(zhuǎn)側(cè)磁體541。由內(nèi)輪532、滾動(dòng)件533以及外輪531構(gòu)成上述軸承5。此外，固定體2包括位于面對(duì)旋轉(zhuǎn)側(cè)磁體541的位置處的固定側(cè)磁體542。
此外，旋轉(zhuǎn)體1還包括兩個(gè)彈性體51和52。這兩個(gè)彈性體51和52都具有基本上相同的彈性。如圖13A等所示，串聯(lián)地連接這兩個(gè)彈性體51和52。此外，將彈性體51的一端連接到內(nèi)輪532，并且將彈性體52的一端連接到外輪531。
同時(shí)，將旋轉(zhuǎn)側(cè)磁體541與固定側(cè)磁體542布置成相互面對(duì)。因此，這兩個(gè)磁體541和542通過(guò)磁力空間連接。因此，即使旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)，由于固定側(cè)磁體542及其磁力的作用，旋轉(zhuǎn)側(cè)磁體541也不會(huì)旋轉(zhuǎn)。此外，由于還將外輪531與旋轉(zhuǎn)側(cè)磁體541一體地相連，因此外輪531也不會(huì)旋轉(zhuǎn)。由旋轉(zhuǎn)側(cè)磁體541和外輪531構(gòu)成了空間固定體。
即，由于將彈性體52的一端連接到旋轉(zhuǎn)體1的空間固定體，因此即使旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)，彈性體52也不會(huì)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，由于將彈性體51的一端連接到內(nèi)輪532，因此彈性體51隨旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)。此外，由這兩個(gè)彈性體51和52構(gòu)成了彈性體驅(qū)動(dòng)裝置50。
接下來(lái)對(duì)彈性體驅(qū)動(dòng)裝置50的操作進(jìn)行描述。圖14用于例示彈性體驅(qū)動(dòng)裝置50的操作?？紤]這樣的情況，即在將兩個(gè)彈性體51和52布置在線(xiàn)段PQ上之后旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)了旋轉(zhuǎn)角θ。換句話(huà)說(shuō)，考慮其中彈性體51的一端從點(diǎn)Q移動(dòng)到Q′的情況。
當(dāng)這兩個(gè)彈性體51和52由于旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)而總體上延伸了‘x’時(shí)，兩個(gè)彈性體51和52的彈性基本上相同。因此，彈性體51延伸了‘x/2’，而彈性體52也延伸了‘x/2’。
其中，當(dāng)考慮兩個(gè)三角形OPS和OQ′S時(shí)，這兩個(gè)三角形具有相同的形狀。這是因?yàn)榫€(xiàn)段PS延伸了‘x/2’，并且線(xiàn)段SQ′也延伸了‘x/2’。
此外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)約θ時(shí)，線(xiàn)段PS延伸‘x/2’，因此，反射體7從線(xiàn)段OR上的位置旋轉(zhuǎn)了‘θ/2’。因此，可以使反射體7旋轉(zhuǎn)通過(guò)旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)角的二分之一。
因此，在通過(guò)磁力與固定體2空間連接的旋轉(zhuǎn)體1上，將彈性體51的一端連接在旋轉(zhuǎn)體1上的隨旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)的位置(點(diǎn)Q和Q′)處，而將彈性體52的另一端連接在不隨旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的位置(點(diǎn)P)處。將反射體7設(shè)置成使得反射體7的反射面位于基本上連接線(xiàn)段PQ(線(xiàn)段PQ′)的中點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸4的線(xiàn)段OR(線(xiàn)段OS)上。
如圖13A等所示，在彈性體驅(qū)動(dòng)裝置50的一個(gè)示例中，也可以將旋轉(zhuǎn)體1和固定體2構(gòu)成為相隔開(kāi)。因此，通過(guò)諸如匹配操作的簡(jiǎn)單操作可以構(gòu)成光路，例如，使旋轉(zhuǎn)體1與固定體2相匹配，從而可以容易地建立非接觸光連接器或光出口。
此外，實(shí)踐中，通過(guò)彈簧或橡膠等構(gòu)成彈性體51和52。此外，可以有一個(gè)而非兩個(gè)彈性體51和52，或者該結(jié)構(gòu)可以包括3個(gè)或更多個(gè)彈性體。此外，可以將彈性體51的一端連接在任何位置處，只要該端位于隨旋轉(zhuǎn)體1一起旋轉(zhuǎn)的位置處，并且可以將彈性體52的一端連接在任何位置處，只要彈性體52位于旋轉(zhuǎn)體1上的空間固定體的上方。
為了使反射體7以所述旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角的二分之一進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，除該行星齒輪變速裝置40以外，例如，可以設(shè)置使反射體7旋轉(zhuǎn)的反射元件驅(qū)動(dòng)裝置(如電機(jī)等)和檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)裝置，將反饋控制應(yīng)用于該反射元件驅(qū)動(dòng)裝置，使得根據(jù)檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果該反射元件的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)角是旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)角的二分之一。
接下來(lái)，對(duì)反射體7的初始角位置進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)使用上述行星齒輪變速裝置40時(shí)，通過(guò)一系列齒輪將反射體7連接到旋轉(zhuǎn)體1，使得反射體7相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體1的位置關(guān)系不會(huì)改變。即，不必設(shè)置反射體7的初始位置。然而，當(dāng)使用反射體驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，如果安裝有制動(dòng)機(jī)構(gòu)或類(lèi)似機(jī)構(gòu)，則可能需要設(shè)置反射體7的初始位置。在此情況下，例如，如果檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)角的檢測(cè)裝置的初始角位置是當(dāng)旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13和固定側(cè)光接收元件23位于指向反射體7的旋轉(zhuǎn)中心O的直線(xiàn)上時(shí)的位置，那么應(yīng)當(dāng)通過(guò)輸入該旋轉(zhuǎn)角的二分之一作為反射體7的初始位置來(lái)進(jìn)行設(shè)置，并將反饋控制應(yīng)用于該反射元件驅(qū)動(dòng)裝置。
只要實(shí)現(xiàn)了以下結(jié)構(gòu)就可以構(gòu)成非接觸光連接器在旋轉(zhuǎn)軸4上僅安裝反射體7(而不安裝上述反射體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置)，并且通過(guò)將固定體2與旋轉(zhuǎn)體1相匹配來(lái)在旋轉(zhuǎn)體1與固定體2之間構(gòu)成光路。
此外，沒(méi)有反射體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了反射體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的這樣一種使用形式，即該形式與其中所述反射體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入為0(驅(qū)動(dòng)停止)的狀態(tài)基本上相同。
此外，沒(méi)有反射體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了彈性體驅(qū)動(dòng)裝置50的這樣一種使用形式，即該形式與彈性體驅(qū)動(dòng)裝置50的彈性常數(shù)很大(反射體7幾乎不移動(dòng))的狀態(tài)基本上相同。
這種結(jié)構(gòu)使得能夠構(gòu)成與現(xiàn)有套圈(ferrule)接觸系統(tǒng)的非接觸光連接器不同的非接觸光連接器。
以下利用圖9對(duì)從固定體2向旋轉(zhuǎn)體1的非接觸供電進(jìn)行描述。如上所述，旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14纏繞在旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器芯15的主干部分上，而固定側(cè)變壓器繞組24纏繞在固定體2的固定側(cè)變壓器芯25的主干部分上。在此狀態(tài)下，由于從主體裝置流向固定側(cè)變壓器繞組24的供應(yīng)電流而在固定側(cè)變壓器芯25的周邊產(chǎn)生了磁場(chǎng)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，當(dāng)旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器芯15位于與生成磁場(chǎng)的固定側(cè)變壓器芯25對(duì)應(yīng)的位置處時(shí)形成了磁路，并在纏繞在旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器芯15的主干部分上的旋轉(zhuǎn)側(cè)變壓器繞組14中(由于所謂的電磁感應(yīng)定律)產(chǎn)生了電流。結(jié)果，向旋轉(zhuǎn)體1的各部分供應(yīng)了電力，并且驅(qū)動(dòng)了旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11并且例如旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件13發(fā)光。
接下來(lái)，對(duì)非接觸連接器10的盲匹配(blind mating)功能進(jìn)行說(shuō)明。該盲匹配功能是這樣的功能，即通過(guò)該功能，當(dāng)裝配非接觸連接器10時(shí)，如果將旋轉(zhuǎn)體1插入并與固定體2嵌合在一起，則可以使用非接觸連接器10而不考慮旋轉(zhuǎn)體1在旋轉(zhuǎn)方向上的位置。在非接觸連接器10具有這種盲匹配功能的情況下，不必對(duì)旋轉(zhuǎn)體1進(jìn)行定位，從而可以略去包括滾動(dòng)件31的軸承5。
例如，在將旋轉(zhuǎn)體1與固定體2嵌合之后，假設(shè)將旋轉(zhuǎn)體1嵌合在圖3所示的位置處。如果在設(shè)計(jì)時(shí)或其他時(shí)候，將反射體7的位置確定為使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13和固定側(cè)光元件23位于指向旋轉(zhuǎn)中心O的直線(xiàn)上時(shí)，使從反射體7反射的光指向固定側(cè)光元件23，那么可以將嵌合后的位置視為與旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)之后的位置類(lèi)似。即，將旋轉(zhuǎn)體1定位在嵌合后的如圖3所示的位置處等效于定位在旋轉(zhuǎn)體1旋轉(zhuǎn)之后的如圖3所示的位置處。因此與在旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)方向上的嵌合位置無(wú)關(guān)地，總是可以在旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13與固定側(cè)光元件23之間形成光路，使得通過(guò)該非接觸連接器10可以實(shí)現(xiàn)盲匹配功能。
接下來(lái)，利用圖10對(duì)旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11和固定側(cè)電路部分21進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在本示例中，在其中通過(guò)4個(gè)信道(CH 1到CH 4)發(fā)送并接收數(shù)據(jù)的情況下，通過(guò)使用各旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件133到136和對(duì)應(yīng)的固定側(cè)光元件233到236來(lái)發(fā)送并接收一個(gè)信道的數(shù)據(jù)。
旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11包括用于處理各信道數(shù)據(jù)的接口(I/F)電路111到114，和驅(qū)動(dòng)電路115到118。將來(lái)自主體裝置的數(shù)據(jù)輸入給I/F電路111到114，并將其轉(zhuǎn)換成可以在電路部分11內(nèi)處理的數(shù)據(jù)。在驅(qū)動(dòng)電路115到118中將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，使得從旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件133到136發(fā)射光。
固定側(cè)電路部分21包括接收電路2111到2114、切換電路2120以及I/F電路2121到2124。在接收電路2111到2114中將通過(guò)規(guī)定的固定側(cè)光接收元件233到236接收到的被編碼成光的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以在電路部分21內(nèi)處理的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)輸出給切換電路2120。在切換電路2120中，執(zhí)行切換以向規(guī)定的輸出級(jí)輸出在各信道中接收的數(shù)據(jù)。通過(guò)該裝置，從I/F電路2122輸出第一信道中的數(shù)據(jù)，從I/F電路2123輸出第二信道中的數(shù)據(jù)，類(lèi)似地，可以使數(shù)據(jù)從用戶(hù)所希望的輸出級(jí)輸出。此外，可以從外部設(shè)備將切換控制信號(hào)輸入給切換電路2120，以使得切換到希望的輸出級(jí)(所謂的多路復(fù)用器功能)。
此外，如圖11所示，通過(guò)主體設(shè)備的處理可以將識(shí)別碼添加給各信道的數(shù)據(jù)，并可以通過(guò)切換電路2120使用該識(shí)別碼來(lái)執(zhí)行鑒別和切換。例如，當(dāng)鑒別為“00”時(shí)，將數(shù)據(jù)從I/F電路2124輸出，作為第一信道中的數(shù)據(jù)。
可以通過(guò)連接到固定體2的主體裝置的數(shù)據(jù)處理電路或者可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)側(cè)電路11的驅(qū)動(dòng)電路115到118，來(lái)執(zhí)行這種信道識(shí)別編碼。此外，除了將信道識(shí)別碼添加給所有信道的所有數(shù)據(jù)以外，還可以將該碼只添加給該多個(gè)信道中的一些信道，以執(zhí)行對(duì)單個(gè)信道(專(zhuān)線(xiàn)使用)的識(shí)別。
通過(guò)如此將識(shí)別碼添加給數(shù)據(jù)，可以通過(guò)固定體2處的多個(gè)信道接收數(shù)據(jù)，并可以識(shí)別數(shù)據(jù)項(xiàng)的信道并將數(shù)據(jù)輸出給規(guī)定的輸出級(jí)，使得可以在非接觸連接器10中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信道切換功能。
在圖10所示的示例中，示出了電路部分11和21的結(jié)構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件133到136是發(fā)光元件而固定側(cè)光元件233到236是光接收元件。除此以外，旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件133到136可以是光接收元件，而固定側(cè)光元件233到236是發(fā)光元件。在此情況下，旋轉(zhuǎn)側(cè)電路部分11包括接收電路2111到2114、切換電路2120以及I/F電路2121到2124，而固定側(cè)電路部分21包括I/F電路111到114和驅(qū)動(dòng)電路115到118。
以上，對(duì)在旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13、固定側(cè)光元件23以及反射體7之間形成多個(gè)光路的示例進(jìn)行了說(shuō)明。此外，如圖12所示，可以將旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13和固定側(cè)光元件23布置在與旋轉(zhuǎn)軸4基本上平行的多個(gè)段上。通過(guò)多段布置，能夠在更多數(shù)量的信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。在此情況下，將固定側(cè)光元件23設(shè)置在固定體2的側(cè)面上，以在各段中在固定側(cè)光元件23與旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13之間形成如上所述的不會(huì)被中斷的多個(gè)光路。此外，如上所述，在各段中可以布置有多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13和多個(gè)固定側(cè)光元件23，并可以與光接收元件相混合地布置發(fā)光元件。通過(guò)軸33連接旋轉(zhuǎn)側(cè)上的多個(gè)段，并將它們安裝成使得能夠隨旋轉(zhuǎn)體1的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
可以用光纖替換旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件13和固定側(cè)光元件23，以通過(guò)固定側(cè)光纖和旋轉(zhuǎn)側(cè)光纖形成無(wú)中斷的光路。
本申請(qǐng)基于并要求于2004年12月17日提交的在先日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2004-365483和于2005年9月26日提交的在先日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2005-277565的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入于此。
權(quán)利要求
1.一種非接觸連接器，其包括設(shè)置在繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上的旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和設(shè)置在固定體上的固定側(cè)光元件，并在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與該固定側(cè)光元件之間執(zhí)行非接觸的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，該非接觸連接器包括位于所述旋轉(zhuǎn)軸上的反射體，其反射從所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件或從所述固定側(cè)光元件發(fā)射的光；并且其中經(jīng)由所述反射體在所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與所述固定側(cè)光元件之間形成的光路基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸；并且，經(jīng)由所述反射體在所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與所述固定側(cè)光元件之間的所述光路被形成為，使得由所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件或所述固定側(cè)光元件接收從所述反射體反射的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件被設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)體的與所述旋轉(zhuǎn)軸相垂直的盤(pán)面上，并且所述固定側(cè)光元件被設(shè)置在所述固定體的與所述旋轉(zhuǎn)體的盤(pán)面基本上平行的平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，所述反射體繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并被構(gòu)造成使得所述反射體的旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角是所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸連接器，其還包括第一齒輪，其與所述旋轉(zhuǎn)體一起繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；第二齒輪，其繞所述第一齒輪旋轉(zhuǎn)移動(dòng)；以及，連接部分，其將所述第二齒輪與所述反射體相連接，其中所述第一齒輪與所述第二齒輪的齒數(shù)比被設(shè)置成，使得所述第二齒輪的移動(dòng)速度是所述第一齒輪的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸連接器，其中，在所述旋轉(zhuǎn)體上還設(shè)置有彈性體，在通過(guò)磁力與所述固定體空間連接的所述旋轉(zhuǎn)體上，將所述彈性體的一端連接在所述旋轉(zhuǎn)體上的與所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)的第一位置處，將所述彈性體的另一端連接在不隨所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的第二位置處；并且所述反射體被設(shè)置成，使得該反射體的反射面位于這樣的線(xiàn)上，該線(xiàn)基本上將連接第一位置和第二位置的線(xiàn)的中點(diǎn)與所述旋轉(zhuǎn)軸連接起來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸連接器，其還包括檢測(cè)部分，其檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角；反射體驅(qū)動(dòng)部分，其使所述反射體以通過(guò)所述檢測(cè)部分檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一或旋轉(zhuǎn)角的二分之一進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，在所述旋轉(zhuǎn)體的盤(pán)面上的任意位置處設(shè)置有多個(gè)旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件，在所述固定體上設(shè)置有多個(gè)固定側(cè)光元件，其中，所述多個(gè)固定側(cè)光元件被這樣設(shè)置在所述固定體上，使得當(dāng)所述固定側(cè)光元件位于所述反射體與旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件之間的入射和反射光路線(xiàn)段上時(shí)，經(jīng)由所述反射體在所述固定側(cè)光元件與所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件之間形成了光路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，在所述旋轉(zhuǎn)體的盤(pán)面上的任意位置處混合地設(shè)置有旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件和旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件，在所述固定體上混合地設(shè)置有接收從所述旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件發(fā)射的光的固定側(cè)光接收元件和向所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件發(fā)射光的固定側(cè)發(fā)光元件，其中將所述固定側(cè)光接收元件和所述固定側(cè)發(fā)光元件混合地設(shè)置成，使得當(dāng)所述固定側(cè)發(fā)光元件或固定側(cè)光接收元件位于所述反射體與所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件之間或所述反射體與所述旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件之間的入射和反射光路線(xiàn)段上時(shí)，經(jīng)由該反射體在該固定側(cè)光接收元件與旋轉(zhuǎn)側(cè)發(fā)光元件之間或在固定側(cè)發(fā)光元件與旋轉(zhuǎn)側(cè)光接收元件之間形成了光路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，分別在所述旋轉(zhuǎn)體和所述固定體上，與所述旋轉(zhuǎn)軸相垂直地、在多個(gè)段上布置有位于基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的平面上的所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和所述固定側(cè)光元件，并且在各個(gè)段中，在所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與所述固定側(cè)光元件之間形成了光路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其還包括切換單元，向該切換單元輸入由所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件或所述固定側(cè)光元件作為經(jīng)編碼的光接收的數(shù)據(jù)，并且所述切換單元將該數(shù)據(jù)輸出給多個(gè)輸出級(jí)中的所請(qǐng)求的輸出級(jí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其還包括旋轉(zhuǎn)變壓器，該旋轉(zhuǎn)變壓器包括設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)體和所述固定體中的每一個(gè)上的變壓器芯和變壓器繞組。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其還包括盲匹配功能，在該盲匹配功能中，所述旋轉(zhuǎn)體和所述固定體是可相互嵌合的，并且與嵌合后所述旋轉(zhuǎn)體在所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向上的位置無(wú)關(guān)地、在所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與所述固定側(cè)光元件之間形成光路。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，將所述固定側(cè)光元件布置在沿所述旋轉(zhuǎn)軸方向的與所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件的高度不同的高度處，并且以相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)體的與所述旋轉(zhuǎn)軸相垂直的平面所成的一角度來(lái)布置所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件，使得在該旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與固定側(cè)光元件之間形成光路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，所述反射體的厚度被設(shè)置為當(dāng)所述反射體由于所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)而位于所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與所述固定側(cè)光元件之間時(shí)，在所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件與所述固定側(cè)光元件之間的光路不會(huì)被阻擋，并且所述反射體的兩個(gè)面都是鏡面。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸連接器，其中，所述旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和所述固定側(cè)光元件包括多個(gè)光纖，并且在所述多個(gè)光纖之間形成光路。
全文摘要
非接觸連接器。提供了一種確保通信連續(xù)性的非接觸連接器。該非接觸連接器包括位于繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上的旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件和位于位置固定的固定體上的固定側(cè)光元件；此外，該旋轉(zhuǎn)體包括繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的反射體。將兩個(gè)光元件構(gòu)造成使得當(dāng)特定固定側(cè)光元件位于如下的光路線(xiàn)段上時(shí)在這兩個(gè)光元件之間形成了光路，在所述光路線(xiàn)段上從特定旋轉(zhuǎn)側(cè)光元件發(fā)射的光被反射體反射。該反射體以旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度的二分之一進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H01F38/14GK1808644SQ20051013202
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者小板橋博行 申請(qǐng)人:中部日本丸子株式會(huì)社