特許 6943496 回転電子部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6943496

(24)【登録日】2021年9月13日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】回転電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01R 39/00 20060101AFI20210916BHJP

【ＦＩ】

   H01R39/00 H

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2020-192956(P2020-192956)

(22)【出願日】2020年11月20日

【審査請求日】2021年4月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】593163254

【氏名又は名称】ツバメ無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092808

【弁理士】

【氏名又は名称】羽鳥 亘

(74)【代理人】

【識別番号】100140981

【弁理士】

【氏名又は名称】柿原 希望

(72)【発明者】

【氏名】今村 昌雄

【審査官】 高橋 裕一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１６２３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００５５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７３３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−０７２５９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平６−８４５７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｒ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータと、前記ロータを回転可能に収容するケース部と、ロータ側の面に前記ロータの回転軸と同心円の環状電極を有する電極基板と、前記ロータに設置され前記環状電極と接触導通する摺動子と、を備えた回転電子部品において、
前記摺動子は、前記電極基板側に凸の弧状を呈し前記環状電極と接触導通する摺動部と、前記ロータに固定するための固定部と、前記摺動部と固定部とを繋ぐ連結部と、を有し、前記連結部と固定部とは所定の角度で前記電極基板側に屈曲しており、
前記摺動部と前記ロータとの間に柔軟性と吸水性とを有する緩衝部材を設け、その前記緩衝部材と前記摺動部との接触範囲は、前記摺動部の先端部分から前記摺動部の半分の位置とし、さらに前記緩衝部材は前記摺動部の先端よりも長く構成し、前記緩衝部材が前記摺動部を前記環状電極に付勢して前記摺動子の振動を抑制することを特徴とする回転電子部品。

【請求項2】

緩衝部材が、平均気孔径が２０μｍ〜５０μｍで気孔率が７０％〜９０％、見かけ密度が０．１５ｇ／ｃｍ^３〜０．２５ｇ／ｃｍ^３のポリウレタン製、もしくはポリビニルアルコール製、もしくはポリオレフィン製の素材で構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電子部品。

【請求項3】

緩衝部材に潤滑剤が含浸していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電子部品。

【請求項4】

緩衝部材の一部が環状電極に接触し、前記緩衝部材が前記環状電極に潤滑剤を塗布するとともに前記環状電極を拭くことを特徴とする請求項３に記載の回転電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、摺動子の摩耗及び金属疲労を低減することで回転寿命を延長した回転電子部品に関するものである。

【背景技術】

【0002】

可変抵抗器やエンコーダ等、摺動子の接触により電気的導通を維持しながら回転する回転電子部品が存在する。このような回転電子部品のうちスリップリングは、産業用ロボット、搬送装置、遊技機、監視カメラの雲台などの回転機構において、固定部側と回転部側との間で電力供給や信号伝達を行う重要な役割を果たすものであり、回転頻度が高く、また常時回転し続ける場合も存在する。このため、特に摺動子の摩耗や金属疲労を低減し回転寿命を延長することが求められている。この問題点に対し、本願発明者らは環状電極の縁にスーホールを設けることで、摺動子の摺動軌道上からスーホールを外し、スルーホールの段差による摩耗及び振動による金属疲労を低減する下記［特許文献１］に記載の発明を行った。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−１６２３１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、近年、従来３００万回転であった回転寿命を１０００万回転にまで伸ばすことが要求され、特に摺動子に対する更なる摩耗対策、金属疲労対策が必要とされている。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、摺動子の摩耗及び金属疲労を低減し従来よりも回転寿命を長寿命化した回転電子部品の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
（１）ロータ４０と、前記ロータ４０を回転可能に収容するケース部２０と、ロータ４０側の面に前記ロータ４０の回転軸と同心円の環状電極３２を有する電極基板３０と、前記ロータ４０に設置され前記環状電極３２と接触導通する摺動子５０と、を備えた回転電子部品において、
前記摺動子５０は、前記電極基板３０側に凸の弧状を呈し前記環状電極３２と接触導通する摺動部５０ａと、前記ロータ４０に固定するための固定部５０ｂと、前記摺動部５０ａと固定部５０ｂとを繋ぐ連結部５０ｃと、を有し、前記連結部５０ｃと固定部５０ｂとは所定の角度で前記電極基板３２側に屈曲しており、
前記摺動部５０ａと前記ロータ４０との間に柔軟性と吸水性とを有する緩衝部材８２を設け、その前記緩衝部材８２と前記摺動部５０ａとの接触範囲は、前記摺動部５０ａの先端部分から前記摺動部５０ａの半分の位置とし、さらに前記緩衝部材８２は前記摺動部５０ａの先端よりも長く構成し、前記緩衝部材８２が前記摺動部５０ａを前記環状電極３２に付勢して前記摺動子５０の振動を抑制することを特徴とする回転電子部品を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）緩衝部材８２が、平均気孔径が２０μｍ〜５０μｍで気孔率が７０％〜９０％、見かけ密度が０．１５ｇ／ｃｍ^３〜０．２５ｇ／ｃｍ^３のポリウレタン製、もしくはポリビニルアルコール製、もしくはポリオレフィン製の素材で構成されることを特徴とする上記（１）に記載の回転電子部品を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）緩衝部材８２に潤滑剤が含浸していることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の回転電子部品を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）緩衝部材８２の一部が環状電極３２に接触し、前記緩衝部材８２が前記環状電極３２に潤滑剤を塗布するとともに前記環状電極３２を拭くことを特徴とする上記（３）に記載の回転電子部品を提供することにより、上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る回転電子部品は、摺動子の摺動部とロータとの間に緩衝部材を設けることで摺動部を環状電極側に適度な弾性力で付勢するとともに摺動部を保持する。これにより、摺動部の振動が抑制され摺動子の金属疲労を軽減することができる。また、緩衝部材に潤滑剤を含侵し一部を環状電極に接触させることで、環状電極に潤滑剤を塗布することができる。これにより、摺動部の摺動が滑らかとなり接触部分の摩耗をさらに低減することができる。また、緩衝部材が環状電極面を拭くように機能するため、環状電極上の塵等の異物は集塵され、異物による接触部分への悪影響を防止することができる。これらのことにより、本発明に係る回転電子部品は長寿命化と高い動作信頼性とを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明を適用したスリップリングの電極基板を外した状態のロータ側を示す図である。

【図2】本発明を適用したスリップリングの電極基板を示す図である。

【図3】本発明を適用したスリップリングの模式的なＸ−Ｘ断面図である。

【図4】本発明を適用したスリップリングの摺動部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係る回転電子部品の実施の形態について図面に基づいて説明する。尚、ここでは、回転電子部品としてスリップリング８０を例に説明を行うが、本発明はスリップリングに限定されるものではなく、可変抵抗器やエンコーダ等、ロータの回転軸と同心円の環状電極と、この環状電極と接触導通する摺動子とを備えた回転電子部品であれば、如何なるものにも適用が可能である。

【0010】

ここで、図１は本発明を適用したスリップリング８０の電極基板３０を外した状態のロータ４０側を示す図である。また、図２（ａ）、（ｂ）は電極基板３０の外面側及び内面側（環状電極３２側の面）を示す図である。また、図３は本発明を適用したスリップリング８０の電極基板３０を設置した状態の模式的なＸ−Ｘ断面図である。また、図４は本発明を適用したスリップリング８０の摺動部分の拡大図である。尚、ここで示す本発明を適用したスリップリング８０は本発明を説明するための一例であるから、極数や各部の構造、デザイン、配線パターン、その他に構成は、これに限定されるものではない。

【0011】

先ず、本発明を適用したスリップリング８０の従来部分の構成を説明する。図１〜図３に示すスリップリング８０は、ロータ４０と、このロータ４０を回転可能に収容するケース部２０と、このロータ４０の回転軸と同心円状の環状電極３２を有する電極基板３０と、ロータ４０に設置され電極基板３０の環状電極３２と接触導通する摺動子５０と、を有している。

【0012】

また、スリップリング８０を構成するケース部２０は、例えば合成樹脂製でモールド成型等により製造され、内側にロータ収容部２１を有している。そして、図３に示すように、ロータ収容部２１の一面側には電極基板３０が設置され、他面側はロータ４０の径よりも小径のロータ受２２となっている。

【0013】

また、ロータ４０は、例えば合成樹脂製でモールド成型等によって作製され、中心部には軸孔４４を有する軸筒４２が双方に突出して形成されている。そして、この軸筒４２はロータ４０の回転軸として機能するとともに電極基板３０を貫通し、少なくとも軸孔４４が電極基板３０から露出する。また、ロータ４０には摺動子５０が固定するとともに、摺動子５０の後部分にはケーブル収容部４７が設けられ、摺動子５０と接続したケーブル５２が収容されるとともに、このケーブル５２は軸筒４２の周りに形成されたケーブル通し孔４８を通して裏面側のコネクタ１０と接続する。

【0014】

また、摺動子５０は弾性を有する金属薄板で形成されており、ロータ４０に環状電極３２と同数設置される。また、摺動子５０は、弧状を呈し環状電極３２と接触導通する摺動部５０ａと、ロータ４０に固定するための固定部５０ｂと、摺動部５０ａと固定部５０ｂとを繋ぐ連結部５０ｃと、で主に構成され、連結部５０ｃと固定部５０ｂとは所定の角度で屈曲している。尚、摺動子５０のロータ４０への固定方法に関しては如何なる手法を用いても良いが、固定部５０ｂに穿孔された固定孔にロータ４０側の固定突起を挿入し、接着もしくは熱カシメ等により固定することが好ましい。そして、このスリップリング８０は本発明の特徴的な構成として、図４の拡大図に示すように、摺動子５０の摺動部５０ａとロータ４０との間に柔軟性と吸水性とを有する緩衝部材８２を有している。尚、この緩衝部材８２に関しては後に詳述する。

【0015】

また、電極基板３０は中央部にロータ４０の軸筒４２が回転可能に嵌入するロータ孔３６を有し、図２（ｂ）に示すように、ロータ４０側の面にロータ孔３６（軸孔４４）と略同心円状で径の異なる複数の環状電極３２がスリップリング８０の極数（本例では８つ）形成されている。また、電極基板３０の外面側には、図２（ａ）に示すように、環状電極３２と一対一対応する引出し電極３４が形成されている。そして、電極基板３０には環状電極３２と引出し電極３４とを接続するスルーホール３８が穿孔され、このスルーホール３８を介して環状電極３２と引出し電極３４とは導通する。また、引出し電極３４はスルーホール３８’を介して再度ロータ面側に引き出されコネクタ１２の各端子にそれぞれ接続する。

【0016】

そして、ロータ４０をケース部２０のロータ収容部２１内に回転自在な状態で収容し、電極基板３０で閉塞する。このとき、ロータ４０の軸筒４２を電極基板３０のロータ孔３６に回転自在な状態で嵌入する。これにより、ロータ４０はケース部２０内で回転自在に軸支される。またこのとき、摺動子５０の摺動部５０ａは自身の弾性力と緩衝部材８２の弾性力により、対応する環状電極３２側に押圧され、環状電極３２と摺動子５０とは接触導通する。

【0017】

ここで、本発明の特徴である緩衝部材８２に関して説明を行う。緩衝部材８２は前述のように、回転電子部品の摺動子５０の摺動部５０ａとロータ４０との間に設けられ、柔軟性と吸水性とを有している。尚、このとき緩衝部材８２と摺動部５０ａとの接触範囲は、摺動部５０ａの先端部分から摺動部５０ａの半分の位置とする。

【0018】

そして、摺動部５０ａはこの緩衝部材８２の弾性力により環状電極３２側に適度な力で付勢される。これにより、ロータ４０の回転に伴う摺動子５０の振動は抑制される。これにより、摺動子５０の金属疲労は軽減され、回転電子部品の長寿命化を図ることができる。また、緩衝部材８２が摺動部５０ａを保持するため、摺動部５０ａの横振れ（径方向の振れ）が防止され、この方向への摺動子５０の摩耗及び金属疲労が軽減されるとともに、摺動部５０ａの環状電極３２からの脱線を防止することができる。これにより、回転電子部品のさらなる長寿命化と動作信頼性の向上とを図ることができる。

【0019】

また、緩衝部材８２は摺動部５０ａの先端よりも長く構成するとともに、緩衝部材８２の一部と環状電極３２とが適度に接触するように緩衝部材８２の厚みを最適化することが好ましい。また、緩衝部材８２には接点グリス等の導電性を損なわない潤滑剤を含侵させることが好ましい。この構成では、緩衝部材８２と環状電極３２とが接触しながらロータ４０が回転することで、緩衝部材８２に含浸している潤滑剤が環状電極３２面に塗布される。これにより、摺動部５０ａは滑らかな摺動が可能となる。また、摺動ノイズの抑制とロータ４０の回転方向の違いによる摺動部５０ａの摩耗の偏りを小さくすることができる。これにより、摺動部５０ａのさらなる摩耗の低減を図ることができる。またさらに、緩衝部材８２が環状電極３２に接触しながら回転することで、緩衝部材８２は環状電極３２面を拭くように機能する。これにより、環状電極３２上のゴミや塵、ホコリ等は緩衝部材８２によって集塵され、異物による摺動部５０ａへの悪影響を防止することができる。そしてこれらのことにより、本発明は回転電子部品の長寿命化と動作信頼性の向上とを図ることができる。

【0020】

尚、緩衝部材８２は柔軟性と吸水性とを備えた合成樹脂製の多孔質素材で構成することが好ましい。ただし、過度に脆い材料では長時間の使用により緩衝部材８２自体が摩耗して崩れ、異物の原因となる可能性がある。よって、ある程度の強度と密度を持った材料を用い、特に平均気孔径が２０μｍ〜５０μｍで気孔率が７０％〜９０％、見かけ密度が０．１５ｇ／ｃｍ^３〜０．２５ｇ／ｃｍ^３程度のポリウレタン製、もしくはポリビニルアルコール製、もしくはポリオレフィン製の素材を用いることが好ましい。

【0021】

次に、本発明を適用したスリップリング８０の動作を簡単に説明する。先ず、スリップリング８０のケース部２０（電極基板３０）側を機器の固定部側に固定する。また、スリップリング８０のロータ４０側を監視カメラ等の回転部側と軸孔４４を介して接続する。これにより、スリップリング８０のロータ４０は機器の回転部とともに回転する。次に、固定部側の配線を電極基板３０のコネクタ１２に接続する。また、回転部側の配線をロータ４０のコネクタ１０に接続する。これにより、固定部側の配線と回転部側の配線とは、コネクタ１２、スルーホール３８’、引出し電極３４、スルーホール３８、環状電極３２、摺動子５０、ケーブル５２、コネクタ１０を介して電気的に接続する。そして、回転部が回転するとスリップリング８０のロータ４０が回転し、摺動部５０ａが環状電極３２との導通を維持したまま摺動する。

【0022】

このとき、緩衝部材８２が摺動部５０ａを環状電極３２側に適度な弾性力で付勢するとともに摺動部５０ａを保持する。これにより、摺動部５０ａの振動が抑制され摺動子５０の金属疲労が軽減される。また、摺動部５０ａの横振れが抑制され環状電極３２からの脱線が防止される。さらに、緩衝部材８２に潤滑剤を含侵し一部を環状電極３２に接触させることで、環状電極３２に潤滑剤が塗布される。これにより、摺動部５０ａの摺動が滑らかとなり接触部分の摩耗をさらに低減することができる。また、緩衝部材８２が環状電極３２面を拭くように機能する。これにより、環状電極３２上の塵等の異物は集塵され、異物による摺動部５０ａとの接触部分への悪影響を防止することができる。このように、本発明を適用した回転電子部品（スリップリング８０）の摺動子は緩衝部材８２のサポートにより金属疲労と摩耗とが軽減され、長寿命化と高い動作信頼性とを得ることができる。

【0023】

尚、前述のように本発明はスリップリング８０に限定されるものではなく、環状電極と接触導通する摺動子を備えた回転電子部品に適用が可能である。また、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0024】

２０ ケース部
３０ 電極基板
３２ 環状電極
４０ ロータ
５０ 摺動子
５０ａ 摺動部
８０ スリップリング（回転電子部品）
８２ 緩衝部材

【要約】

【課題】摺動子の摩耗及び金属疲労を低減し従来よりも回転寿命を長寿命化した回転電子部品を提供する。
【解決手段】この回転電子部品は、摺動子の摺動部とロータとの間に緩衝部材を設けることで摺動部を環状電極側に適度な弾性力で付勢するとともに摺動部を保持する。これにより、摺動部の振動が抑制され摺動子の金属疲労を軽減することができる。また、緩衝部材に潤滑剤を含侵し一部を環状電極に接触させることで、環状電極に潤滑剤を塗布することができる。これにより、摺動部の摺動が滑らかとなり接触部分の摩耗をさらに低減することができる。また、緩衝部材が環状電極面を拭くように機能するため、環状電極上の塵等の異物は集塵され、異物による接触部分への悪影響を防止することができる。これらのことにより、この回転電子部品は長寿命化と高い動作信頼性とを得ることができる。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】