JP2003197340A - スリップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディスク型とドラム型のいずれも、回転接点部
材であるスリップリングの回転中は固定接点部材である
ブラシとの接触位置を常に変動させ、ブラシの摩耗量を
均一化して摩耗粉の詰りをなくし、よって接触不良の発
生率を低減させて信頼性の向上を得られるスリップリン
グ装置を提供する。 【解決手段】ディスク型スリップリング装置として、回
転軸２に設けられる回転ディスク１と、この回転ディス
クのディスク面に取付けられる回転接点部材である円形
状のスリップリング３と、このスリップリングに接触し
て電気信号を伝達する固定接点部材であるブラシ５とを
備え、スリップリングを偏心回転させるよう、回転軸中
心に対してスリップリング中心が偏心して取付けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転接点部材であ
るスリップリングに対して、固定接点部材であるブラシ
を接触させ、これらの間に微弱電気信号を伝達するディ
スク型／ドラム型のスリップリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転接点部材に対して固定接点部材を接
触させ、これらの間に微弱電気信号を伝達するスリップ
リング装置が用いられている。このスリップリング装置
では、固定接点部材であるブラシに対する回転接点部材
の支持構造によって、ディスク型とドラム型とに大別さ
れる。

【０００３】従来のディスク型スリップリング装置は、
たとえば図５（Ａ）（Ｂ）に示すように構成されてい
る。回転ディスク１Ａの中心位置に、図示しない回転駆
動源から突出する回転軸２Ａが嵌着される。この回転デ
ィスク１Ａの上面であるディスク面１ａには、回転接点
部材である円形状のスリップリング３Ａが取付けられ
る。

【０００４】上記スリップリング３Ａは複数条あって、
回転軸２Ａを中心とした同心円状をなし、かつ互いに所
定間隔を存している。それぞれのスリップリング３Ａ
は、断面形状が丸形であり、略半分程度がディスク面１
ａに設けられる溝部４Ａに嵌め込まれ、残り半分程度が
ディスク面１ａから突出している。それぞれのスリップ
リング３Ａに対して、固定接点部材であるブラシ５Ａが
接触している。すなわち、各ブラシ５Ａは図示しない支
持機構を構成する板ばねの先端部に取付けられていて、
この板ばねによって弾性的に支持される。

【０００５】従来のドラム型スリップリング装置は、た
とえば図６に示すように構成されている。ここでは、中
心軸Ｌが水平方向に延在される回転ドラム１０Ａの一端
部に、図示しない回転駆動源が連結される。この回転ド
ラム１０Ａの周面に沿って、回転接点部材であるスリッ
プリング１１Ａが取付けられる。上記スリップリング１
１Ａは、全体で環状をなし、断面形状が丸形であり、そ
の略半分程度が回転ドラム１０Ａ周面に設けられる溝部
１２Ａに嵌め込まれ、半分程度がドラム１０Ａ周面から
突出している。

【０００６】上記スリップリング１１Ａは複数条備えら
れ、互いに所定間隔を存して取付けられる。回転ドラム
１０Ａの中心軸Ｌと直交する縦軸Ｔに対し、それぞれの
スリップリング１１Ａは中心軸Ｌおよび中心軸と直交す
る縦軸Ｔが一致し、これらスリップリング１１Ａを連な
る中心軸Ｌは回転ドラム１０Ａの中心軸Ｌと一致してい
る。

【０００７】それぞれのスリップリング１１Ａに対し
て、固定接点部材であるブラシ５Ａが接触している。こ
こでも各ブラシ５Ａは図示しない板ばねの先端部に取付
けられていて、板ばねによって弾性的に支持される。上
記ディスク型およびドラム型のスリップリング装置のい
ずれにおいても、スリップリング３Ａ，１１Ａとブラシ
５Ａはそれぞれ電気機器と電気的に接続され、ディスク
１Ａもしくはドラム１０Ａの回転にともない、スリップ
リング３Ａ，１１Ａに対してブラシ５Ａが摺接し微弱電
気信号を伝達する。

【０００８】なお、このようなスリップリング装置に係
り、たとえば以下に述べるような先行技術が開示されて
いる。すなわち、特願平３−２６５５３３号公報の技術
は、可動接点を弱めの連結バネに固定し、その背後に付
勢バネを設けることで、可動接点を固定接点の表面に均
一圧で接触させるようになっている。

【０００９】また、特願平６−２５３０１８号公報の技
術は、回転する導電部材を介して回転体に電源を供給す
る電源供給用接点において、導電部材に接触する部分が
複数のワイヤからなる回転体電源供給用接点としてい
る。また、特願平６−１９１９５８号公報の技術は、回
転体電源を供給するための電源供給接点であるブラシ
は、楕円形の断面形状を有することを特徴とする回転体
電源ブラシである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】先に説明したディスク
型スリップリング装置とドラム型スリップリング装置の
いずれにおいても、その構造上、ブラシ５Ａに対するス
リップリング３Ａ，１１Ａの接触位置が常に一定となっ
ている。すなわち、ブラシ５Ａとスリップリング３Ａ，
１１Ａの接触面が、同一円周上（ディスク式）または同
一円筒上（ドラム式）であるため、新品時はブラシ５Ａ
とスリップリング３Ａ，１１Ａとが点接触状態となる。

【００１１】このように、ブラシ５Ａとスリップリング
３Ａ，１１Ａとの接触位置が全く変化しないので、長期
間の使用に亘るとブラシ５Ａの表面が摩耗し、ついには
スリップリング３Ａ，１１Ａと面接触状態になる。図７
に示すように、ブラシ５Ａのスリップリング３Ａ（１１
Ａ）接触面が局部的に摩耗し、変形する。ブラシ５Ａの
摩耗にともなって生じる摩耗粉が、スリップリング３Ａ
（１１Ａ）とブラシ５Ａとの間に溜まって、ついにはこ
れらの間に噛み込まれ、接触不良の障害に至る。

【００１２】また、特願平３−２６５５３３号公報の技
術では、長期の使用に亘ると固定接点部材と回転接点部
材とが面接触となり易い。接点老化物などの異物が除去
され難く、微弱電気信号では接触不良になる。連結バネ
に絶縁性材料を用いた場合は、接触部が２ヶ所となり接
触不良となる可能性が高い。特願平６−２５３０１８号
公報の技術では、ワイヤは導電部材に設けられる凹部に
接触するので、導電部材の形状が限定される。たとえ
ば、導電部材に凸部を設けて、ここにワイヤを接触させ
るのは不適当であり、実際に用いるには難点がある。特
願平６−１９１９５８号公報の技術では、断面楕円形の
ブラシを用いるので、スリップリングに対する接触量が
ごくわずかである。狭いスペースにスリップリングとブ
ラシを多く並べて多数の微弱信号を送る構成として不向
きである。

【００１３】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、ディスク型とドラム
型のいずれも、回転接点部材であるスリップリングの回
転中は固定接点部材であるブラシとの接触位置を常に変
動させ、ブラシの摩耗量を均一化して摩耗粉の詰りをな
くし、よって接触不良の発生率を低減させ、信頼性の向
上を得られるスリップリング装置を提供しようとするも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明は、回転軸に設けられる回転ディスクと、この回
転ディスクのディスク面に取付けられる回転接点部材で
ある円形状のスリップリングと、このスリップリングに
接触して電気信号を伝達する固定接点部材であるブラシ
とを備えたディスク型スリップリング装置において、ス
リップリングを偏心回転させるよう、回転軸中心に対し
てスリップリング中心が偏心して取付けられる。さら
に、スリップリングは複数条でかつ互いに同心円状に回
転ディスクに取付けられ、ブラシはそれぞれのスリップ
リングに対応するとともに弾性的にスリップリングに当
接するよう支持され、回転ディスクの中心は回転軸と偏
心して設けられる。

【００１５】上記目的を満足するため本発明は、回転駆
動される回転ドラムと、この回転ドラムの周面に沿って
取付けられる回転接点部材である環状のスリップリング
と、このスリップリングに接触して電気信号を伝達する
固定接点部材であるブラシとを備えたドラム型スリップ
リング装置において、上記回転ドラムの回転にともない
ブラシに対してスリップリングの位置が変動するよう、
回転ドラムの中心軸と直交する縦軸に対してスリップリ
ングの中心軸と直交する縦軸が傾けて取付けられる。さ
らに、スリップリングは複数本でかつ互いに所定間隔を
存して回転ドラムに取付けられ、ブラシはそれぞれのス
リップリングに対応するとともに弾性的にスリップリン
グに当接するよう支持され、回転ドラムの中心軸に対し
て各スリップリングの中心を連なる中心軸が傾いた状態
で取付けられる。

【００１６】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、ディスク型およびドラム型のいずれにおい
ても、スリップリングの回転中はブラシに対する接触位
置が常に変動し、よってブラシが均一に摩耗して、摩耗
粉の詰りがなくなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は、ディスク型スリップリ
ング装置の概略構成を示している。図中１は回転ディス
クであって、これは図示しない回転駆動源から突出する
回転軸２に嵌着され、一体に回転駆動されるようになっ
ている。回転ディスク１の上面であるディスク面１ａに
は、回転接点部材である円形状のスリップリング３が取
付けられる。

【００１８】上記スリップリング３は複数条あって、デ
ィスク面１ａの中心から外径側に亘って互いに所定間隔
を存して、かつ同心円状に設けられている。図２に、回
転ディスク１の一部断面を示している。上記スリップリ
ング３は断面円形をなし、回転ディスク１のディスク面
１ａに設けられる溝部４にほぼ半分が嵌め込まれ、残り
の半分がディスク面１ａから突出する。

【００１９】上記回転ディスク１の上方部位に固定接点
部材である複数のブラシ５を支持する図示しない支持機
構があって、ブラシ５はディスク面１ａに対して突出し
ている。そして、スリップリング３の相互間隔に対して
複数のブラシ５の相互間隔は同一に設定され、かつブラ
シ５はスリップリング３に接触する。上記ブラシ５を支
持する支持機構は板ばね材から構成されていて、この先
端にブラシ５が取付けられる。したがって、ブラシ５は
所定の押圧力をもってスリップリング３に弾性的に接触
している。

【００２０】上記スリップリング３は全体的に円形状で
かつ断面が丸形をなすのに対して、上記ブラシ５のスリ
ップリング接触部は側面視で半円状をなすので、スリッ
プリング３に対するブラシ５の接触は点接触状態にな
る。再び図１に示すように、ここでは回転ディスク１の
中心に回転軸２が取付けられておらず、回転軸２中心と
は偏心した位置に回転ディスク１中心が設定されてい
る。

【００２１】図１のａ−ａ線は、回転軸２の中心を通る
線であるのに対して、ｂ−ｂ線は、回転ディスク１の中
心を通る線であり、互いに所定の間隔を存している。し
たがって、回転軸２が回転することにより回転ディスク
１は偏心回転するようになっている。なお、スリップリ
ング３の中心を通る線は回転ディスク１の中心を通る線
であるｂ−ｂ線と一致する。したがって、同心円状をな
すスリップリング３の中心は、回転ディスク１の中心と
一致することになる。

【００２２】たとえば、回転ディスク１の直径寸法を２
００ｍｍとし、回転軸２の回転数が０〜３００ｒｐｍ、
最大電流２００Ｖ、１０Ａ、極数６Ｐの回転駆動源に連
結している。そして、スリップリング３は幅（直径）寸
法が１．８ｍｍ、ブラシ５は幅寸法が３．０ｍｍに設定
し、回転軸２の中心線ａ−ａ線に対して、回転ディスク
１とスリップリング３の中心線ｂ−ｂ線の位置を、２ｍ
ｍ偏心させた。

【００２３】このようにして構成されるディスク型スリ
ップリング装置であって、回転ディスク１の回転にとも
なってブラシ５がスリップリング３に摺接する。スリッ
プリング３とブラシ５は回転中においても電気的な接続
が継続され、これらスリップリング３とブラシ５を介し
て微弱な電気信号が伝達される。一方、回転ディスク１
の中心とスリップリング３の中心を一致させたうえで、
これら中心とは偏心した位置に回転軸２を取付けたか
ら、回転軸２の回転にともなって回転ディスク１とスリ
ップリング３は偏心回転する。

【００２４】これに対して、上記ブラシ５は文字通り固
定の接点部材であって、その位置は常に一定である。し
たがって、スリップリング３のブラシ５に対する接触位
置は常に変動する。構造上、ブラシ５に対してスリップ
リング３は点接触しているが、スリップリングが回転デ
ィスク１とともに偏心回転するところから、上記点接触
位置がスリップリング３に対して往復移動する。

【００２５】長期の使用に亘ることにより、ブラシ５の
スリップリング３接触部位が削られて摩耗する。しかし
ながら、スリップリング３がブラシ５の一端から他端に
亘って接触するように偏心量を設定することにより、ブ
ラシ５は全面的に均一状態で摩耗する。すなわち、ブラ
シ５のスリップリング３摺動面において二次元の摩擦が
生じ、摩擦部位を分散させるとともに、摩耗しても新品
時の点接触状態から線接触に移行するのみで、面接触と
はならない。

【００２６】図２に示すにように、ブラシ５の摩耗にと
もなって生じる摩耗粉を、スリップリング３が往復動し
てこの両側部にほぼ均等に押し出す。従来のようなブラ
シ５の局部摩耗（偏摩耗）の発生と、摩耗粉の詰りがな
く、接触不良の発生を確実に阻止する。そして、ブラシ
の摩耗量が均一化して、ブラシ寿命の延命化が図れる。
自動制御に必要な微弱電気信号を、長期間に亘り正確に
伝達して信頼性の向上を得られ、通電を高精度で行え
る。

【００２７】図３は、ドラム型スリップリング装置を示
す。図中１０は回転ドラムであって、この一側端面から
突設する支軸に図示しない回転駆動源が連結される。回
転ドラム１０の中心軸Ｌと回転駆動源の中心軸Ｌは互い
に一致し、図においてほぼ水平方向に延在される。

【００２８】回転ドラム１０の周面に沿って、回転接点
部材である環状のスリップリング１１が取付けられる。
このスリップリング１１は、複数本用いられ、回転ドラ
ム１０の軸方向に沿って互いに所定間隔を存して取付け
られる。上記スリップリング１１は断面円形をなし、回
転ドラム１０周面に設けられる溝部１２にほぼ半分が嵌
め込まれ、残りの半分が回転ドラム１０周面から突出し
ている。

【００２９】上記回転ドラム１０の軸方向に沿う上方部
位に固定接点部材である複数のブラシ５を支持する図示
しない支持機構があって、ブラシ５は回転ドラム１０に
対して突出している。複数本のスリップリング１１相互
間隔に対して、複数のブラシ５相互間隔は同一に設定さ
れ、それぞれスリップリング１１に接触する。上記ブラ
シ５を支持する支持機構は板ばね材から構成されてい
て、この先端にブラシ５が取付けられる。したがって、
ブラシ５は所定の押圧力をもってスリップリング１１に
弾性的に接触している。

【００３０】上記スリップリング１１が環状で、その断
面が円形状をなすのに対して、上記ブラシ５のスリップ
リング１１接触部は側面視で半円状をなすので、スリッ
プリング１１に対するブラシ５の接触は点接触状態にな
る。そして、回転ドラム１０の中心軸Ｌと直交する縦軸
Ｔに対して、スリップリング１１は、この中心軸Ｌａと
直交する縦軸Ｔａが傾けて取付けられていることが主な
特徴である。

【００３１】ここでは、回転ドラム１０の縦軸Ｔ上部に
対してスリップリング１１の縦軸Ｔａ上部が、図の右側
に傾いている。全てのスリップリング１１の縦軸Ｔａの
傾きは同一量に設定されていて、したがって互いに平行
な状態で取付けられる。たとえば、回転ドラム１０の回
転数を０〜３００ｒｐｍとし、最大電流２００Ｖ、１０
Ａで極数３０Ｐの回転駆動源を備え、回転ドラム１０の
直径６００ｍｍ、回転ドラム１０の中心軸Ｌに対して各
スリップリング１１を連なる中心軸線を傾斜させてい
る。

【００３２】このようにして構成されるドラム型スリッ
プリング装置であって、回転ドラム１０の回転にともな
いスリップリング１１にブラシ５が摺接する。回転ドラ
ム１０の回転中に、スリップリング１１とブラシ５との
電気的な接続が継続され、これらを介して微弱な電気信
号が伝達される。一方、回転ドラム１０の中心軸Ｌと直
交する縦軸Ｔに対して、各スリップリング１１の中心軸
線と直交する縦軸Ｔａを傾けたから、ブラシ５に対する
スリップリング１１の接触位置は常に軸方向に変動す
る。

【００３３】長期の使用に亘ることにより、ブラシ５の
スリップリング１１接触部位が削られて摩耗するが、ス
リップリング１１がブラシ５に対して軸方向に常に変動
しながら接触するので、ブラシ５は全面的に均一状態で
摩耗する。すなわち、ブラシ５のスリップリング３摺動
面において二次元の摩擦が生じ、摩擦部位を分散させる
とともに、摩耗しても線接触に移行するのみで面接触と
はならない。

【００３４】再び図２に示すにように、ブラシ５の摩耗
にともなって生じる摩耗粉を、スリップリング１１が往
復動してこの両側部にほぼ均等に押し出す。従来のよう
なブラシ５の局部摩耗（偏摩耗）の発生と、摩耗粉の詰
りがなく、接触不良の発生を確実に阻止する。ブラシの
摩耗量が均一化して、ブラシ寿命の延命化が図れる。自
動制御に必要な微弱電気信号を、長期間に亘り正確に伝
達して信頼性の向上を得られ、通電を高精度で行える。

【００３５】上述したディスク型スリップリング装置と
ドラム型スリップリング装置のいずれにおいても、５年
間使用した場合に、ブラシ５のスリップリング３，１１
接触面の表面が均一に、０．１ｍｍ摩耗することが予想
される。これに対して、従来から用いられているスリッ
プリング装置においては、同一の使用環境で１年で摩耗
限界に達している。すなわち、本発明のスリップリング
装置を採用すれば、従来品よりも寿命が約５倍延びるこ
とが見込まれる。

【００３６】図４は、ドラム型スリップリング装置を取
付けた連続鋳造設備全体の概略の構成を示している。こ
の連続鋳造設備は、レードルターレット２０と呼ばれる
鋳込み鍋受け台に、鋳込み鍋２１が取付けられる。この
鋳込み鍋２１から注がれる溶鋼をダンデッシュ２２で一
旦受け、さらにモールド２３と呼ばれる鋳型に注ぎ、連
続的に凝固させるようになっている。

【００３７】上記レードルターレット２０の回転軸２０
ａ周面にドラム型スリップリング装置Ｓが取付けられて
いて、地上に設置された制御盤２４と鋳込み鍋２１に設
置されている各種のセンサー２５の検知信号を中継する
ようになっている。なお、上述の連続鋳造設備にはドラ
ム型スリップリング装置Ｓを取付けるばかりでなく、デ
ィスク型スリップリング装置を取付けることも可能であ
る。そして、これらディスク型スリップリング装置とド
ラム型スリップリング装置は、上記連続鋳造設備以外の
設備や装置あるいは装置構成部品に取付けて使用するこ
とができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ラシの摩耗量が均一化して、ブラシ寿命の延命化を図
れ、摩耗粉の詰りをなくして接触不良を皆無とし、自動
制御に必要な微弱電気信号を長期間に亘って正確に伝達
して信頼性の向上を得られ、通電を高精度で行って精度
の向上を図れるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、ディスク型スリッ
プリング装置を概略的に示す平面図。

【図２】同実施の形態を示す、ディスク型スリップリン
グ装置の一部を示し、特にブラシの摩耗状態と摩耗粉が
押し出される状態を示した断面図。

【図３】同実施の形態を示す、ドラム型スリップリング
装置を概略的に示す断面図。

【図４】同実施の形態を示す、連続鋳造設備の概略の構
成図。

【図５】従来の、ディスク型スリップリング装置を概略
的に示す平面図と断面図。

【図６】従来の、ドラム型スリップリング装置を概略的
に示す正面図。

【図７】従来の、ディスク型スリップリング装置の一部
を示し、特にブラシの摩耗状態と摩耗粉が押し出される
状態を示した断面図。

【符号の説明】

２…回転軸、 １…回転ディスク、 ３…（ディスク型の）スリップリング、 ５…ブラシ、 １０…回転ドラム、 １１…（ドラム型の）スリップリング。

フロントページの続き (72)発明者 小川 浩一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 5H613 AA03 BB05 BB07 BB15 GA04 GA06 GB01 GB02 GB09 GB13 GB17 KK05 PP08 QQ03 SS01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に設けられる回転ディスクと、この
   回転ディスクのディスク面に取付けられる回転接点部材
   である円形状のスリップリングと、このスリップリング
   に接触して電気信号を伝達する固定接点部材であるブラ
   シとを備えたディスク型スリップリング装置において、 上記スリップリングを偏心回転させるよう、上記回転軸
   中心に対してスリップリング中心が偏心して取付けられ
   ることを特徴とするディスク型スリップリング装置。
2. 【請求項２】上記スリップリングは、複数条で、かつ互
   いに同心円状に上記回転ディスクに取付けられ、 上記ブラシは、それぞれのスリップリングに対応すると
   ともに、弾性的にスリップリングに当接するよう支持さ
   れ、 上記回転ディスクの中心は、上記回転軸と偏心して設け
   られることを特徴とする請求項１記載のディスク型スリ
   ップリング装置。
3. 【請求項３】回転駆動される回転ドラムと、この回転ド
   ラムの周面に沿って取付けられる回転接点部材である環
   状のスリップリングと、このスリップリングに接触して
   電気信号を伝達する固定接点部材であるブラシとを備え
   たドラム型スリップリング装置において、 上記回転ドラムの回転にともないブラシに対してスリッ
   プリングの位置が変動するよう、回転ドラムの中心軸と
   直交する縦軸に対してスリップリングの中心軸と直交す
   る縦軸が傾けて取付けられることを特徴とするドラム型
   スリップリング装置。
4. 【請求項４】上記スリップリングは、複数本で、かつ互
   いに所定間隔を存して回転ドラムに取付けられ、 上記ブラシは、それぞれのスリップリングに対応すると
   ともに、弾性的にスリップリングに当接するよう支持さ
   れ、 上記回転ドラムの中心軸に対して、各スリップリングの
   中心を連なる中心軸が傾いた状態で取付けられることを
   特徴とする請求項３記載のドラム型スリップリング装
   置。