JP2004195650A - ロータリジョイント - Google Patents

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幹夫 堤
Hitoshi Momota
均 百田
Minoru Tsumura
稔 津村
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Abstract

【課題】ロータリジョイントでの流体や電気の伝達を確保しつつその小型化を図る。
【解決手段】ロータリジョイントは、固定体1と、固定体1に回転可能に連結支持された回転体とを備えている。そして、固定体1のボス部3には、一端がボス部3の内周面に開口する横穴71と、ボス部3の軸方向に延びかつ一端が横穴71の他端に接続される一方、他端がボス部3の外周面に開口する縦孔72とからなる流体通路70が設けられている。横穴71は、横穴71の位置に対しボス部3の略直径方向に対向する対向部75の外周面から直径方向に対向部75を貫通して穿孔されている。対向部75の貫通部75aは、プラグ20により閉塞されている。
【選択図】図5


Description

本発明は、ロボットのアーム先端部等に設けられるロータリジョイントに関し、特に、小型化を図るための対策に関する技術分野に属する。
従来より、この種のロータリジョイントにおいては、例えばロボットのアーム先端部に取付固定される固定体と、ロボットのハンド側に取付固定され、固定体に回転可能に連結支持された回転体とを備え、これら固定体及び回転体の間で空気、冷却水、溶接用ガス等の流体や動力電気、電気信号等の電気を授受可能として、ハンド側が固定側に対し回転しても常に流体や電気が授受できるようになっている。
そして、上記流体を授受するために、複数種類の流体通路を固定体及び回転体の摺接面間に並べて配置したスイベルジョイントが用いられ、動力電気を授受するためには、固定体又は回転体の一方に設けられた集電リングと、他方に設けられ、上記集電リングに摺接して電気を供給する摺動接点とからなるスリップリングが使用される。
さらに、電気信号を固定体及び回転体間で授受するために電気信号スリップリングが知られている。この電気信号スリップリングの一例として、従来、固定体側に設けられたリング板状の固定側電極と、回転体側に設けられたリング板状の回転側電極と、これら両電極間に配設された転動体とを備え、回転体の固定体に対する相対回転により両電極上で転動体を転動させて両電極間で電気信号を授受するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10―223346号公報
しかし、この種のロータリジョイントはロボットのアームとハンドとを接続するものであるため、その大きさが大きいほど、作業スペースが拡大してしまうという問題がある。
また、固定体や回転体を構成する部品の壁面厚さが大きいほど、ロータリジョイントの装置全体としての重量が大きくなるので、ロボットのアームへの負荷も大きくなるという問題もある。
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロータリジョイントについて、その装置構成に改良を加えることにより、ロータリジョイントでの流体や電気の伝達を確保しつつその小型化を図ることにある。
上記の目的を達成するために、請求項1の発明では、固定体と、該固定体に回転可能に連結支持された回転体とを備えるロータリジョイントが対象であり、上記固定体又は回転体の一方にはボス部が、また他方には該ボス部に回転可能に挿通される軸部がそれぞれ設けられており、上記ボス部には、一端がボス部内周面に開口する横穴と、ボス部の軸方向に延びかつ一端が上記横穴の他端に接続される一方、他端がボス部の外周面又は軸方向端面に開口する縦孔とからなる流体通路が設けられ、上記横穴は、該横穴の位置に対しボス部の略直径方向に対向する対向部外周面から直径方向に上記対向部を貫通させて穿孔してなり、上記対向部の貫通孔がプラグにより閉塞されていることを特徴とする。
すなわち、縦孔が形成されるボス部の外周面側から半径方向内側へ穿孔した後、その穿孔した貫通孔の外側部分をプラグで閉塞することにより横穴を形成する場合、その横穴が形成されるボス部の側壁にはプラグによる閉塞のための第1の厚さと、縦孔の内径を確保するための第2の厚さとの双方が必要であるが、本発明の構成によると、上記第1及び第2の厚さがボス部の直径方向両側にそれぞれ分担されることとなり、よって、横穴が形成されるボス部の厚さを薄くすることができる。つまり、ボス部の外径を小さくすることができ、このことにより、ボス部の剛性を確保しつつ、ロータリジョイントの小型化を図ることができる。
請求項2の発明では、固定体と、該固定体に回転可能に連結支持された回転体とを備えるロータリジョイントが対象であり、上記固定体又は回転体の一方に複数の集電リングが設けられている一方、他方には上記集電リングに摺接して電力を授受するための複数の摺動接点が一括して着脱可能に設けられていることを特徴とする。
上記の構成により、摺動接点を一括して集電リングへ接触させつつ集電リングに加えられる偏荷重を小さくすることができる。従って、ロータリジョイントの小型化を図ることができるとともに、その構造を簡単にして製造コストを低減させることができる。
請求項3の発明では、固定体と、該固定体に回転可能に連結支持された回転体と、上記固定体及び回転体の間で電気信号を授受する電気信号スリップリングとを備えたロータリジョイントが対象である。そして、上記電気信号スリップリングは、固定体の軸心と同心状に配置された少なくとも1枚のリング板状の固定側電極板と、回転体の軸心と同心状に配置された少なくとも1枚のリング板状の回転側電極板とを備え、上記固定側電極板は、リング板状の絶縁体と、該絶縁体の両表面に同心状にプリント配線された互いに径の異なる複数の固定側電極とからなる一方、回転側電極板は、上記固定側電極板の絶縁体と略同径のリング板状の絶縁体と、該絶縁体の両表面に同心状にかつ上記固定側電極と略対応するようにプリント配線された互いに径の異なる複数の回転側電極とからなり、上記固定側又は回転側電極板の一方における最も内周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子が、絶縁体に埋め込まれて絶縁体の内周縁部に延出される一方、上記固定側又は回転側電極板の他方における最も外周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子が、絶縁体に埋め込まれて絶縁体の外周縁部に延出され、上記固定側電極板と回転側電極板とは軸方向に並んで配置されており、上記両電極板の軸方向に対向する固定側及び回転側電極間に両電極間で電気信号を授受する複数の転動体が配設されていることを特徴とする。
上記の構成により、固定体及び回転体間で多数の電気信号を授受する場合であっても、電気信号スリップリング、延いてはロータリジョイントの軸方向の大きさをコンパクトにすることができる。
請求項4の発明では、請求項3のロータリジョイントにおいて、絶縁体は、複数の基板が積層されて一体化された多層基板からなり、絶縁体に埋め込まれた端子は、上記基板間に配置されていることを特徴とする。このことにより、各電極板を容易に製造することができる。
以上説明したように、請求項1の発明によると、円筒状の固定体に回転可能に挿通されている軸部を有する回転体を備えるロータリジョイントに対して、固定体又は回転体の一方にはボス部が、また他方にはボス部に回転可能に挿通される軸部がそれぞれ設けられており、ボス部には、一端がボス部内周面に開口する横穴と、ボス部の軸方向に延びかつ一端が横穴の他端に接続される一方、他端がボス部の外周面又は軸方向端面に開口する縦孔とからなる流体通路が設けられ、横穴は、この横穴の位置に対しボス部の略直径方向に対向する対向部外周面から直径方向に対向部を貫通させて穿孔してなり、対向部の貫通孔をプラグにより閉塞することにより、ボス部の剛性を確保しつつ、横穴が形成されるボス部の厚さを薄くして、ロータリジョイントの小型化を図ることができる。
請求項2の発明によると、固定体に回転可能に連結支持された回転体を備えるロータリジョイントに対して、固定体又は回転体の一方に複数の集電リングを設ける一方、他方には集電リングに摺接して電力を授受するための複数の摺動接点を一括して着脱可能に設けることにより、摺動接点を一括して集電リングへ接触させつつ集電リングに加えられる偏荷重を小さくすることができ、その構造を簡単にしてロータリジョイントの小型化を図ることができるとともに、製造コストを低減させることができる。
請求項3の発明によると、固定体及び回転体の間で電気信号を授受する電気信号スリップリングを備えたロータリジョイントについて、電気信号スリップリングは、固定体の軸心と同心状に配置された少なくとも1枚のリング板状の固定側電極板と、回転体の軸心と同心状に配置された少なくとも1枚のリング板状の回転側電極板とを備え、固定側電極板は、リング板状の絶縁体と、絶縁体の両表面に同心状にプリント配線された互いに径の異なる複数の固定側電極とからなる一方、回転側電極板は、固定側電極板の絶縁体と略同径のリング板状の絶縁体と、絶縁体の両表面に同心状にかつ固定側電極と略対応するようにプリント配線された互いに径の異なる複数の回転側電極とからなり、固定側又は回転側電極板の一方における最も内周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子が、絶縁体に埋め込まれて絶縁体の内周縁部に延出される一方、固定側又は回転側電極板の他方における最も外周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子が、絶縁体に埋め込まれて絶縁体の外周縁部に延出され、固定側電極板と回転側電極板とを軸方向に並んで配置しており、両電極板の軸方向に対向する固定側及び回転側電極間に両電極間で電気信号を授受する複数の転動体を配設することにより、固定体及び回転体間で多数の電気信号を授受する場合であっても、電気信号スリップリング、延いてはロータリジョイントの軸方向の大きさをコンパクトにすることができる。
請求項4の発明によると、さらに、絶縁体が、複数の基板が積層されて一体化された多層基板からなり、絶縁体に埋め込まれた端子を基板間に配置することにより、各電極板を容易に製造することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《発明の実施形態1》
図8〜図10は本発明の実施形態に係るロータリジョイントAを示し、このロータリジョイントAはスポット溶接を行う図外の溶接ロボットのアーム先端部に装着されるものである。
ロータリジョイントAは、溶接ロボットのアーム側に取り付けられる略円筒状の固定体1と、溶接ガン側(ハンド側)に取り付けられる略円筒状の回転体6とを備え、この回転体6は固定体1に360°以上の角度に回転可能に連結支持されている。
図1に拡大して示すように、上記固定体1は、上端(図1で上端)に外向きフランジ2が一体に形成された円筒状のボス部3と、このボス部3にその外周を取り囲むように同心状に配置されて一体的に固定され、下方に開放された有底円筒状のカバー部4とを有する。
一方、回転体6は上記固定体1のボス部3内に相対回転可能に嵌合された円筒状の軸部7と、この軸部7の上端にその開口を塞ぐように一体的に固定され、上記回転体6における外向きフランジ2の上側に位置する上側フランジ8と、軸部7の下端部外周に一体的に固定され、回転体6におけるボス部3下端を越えてカバー部4の下端開口を塞ぐように半径方向外側に延びる下側フランジ9とを備えている。
そして、上記固定体1のボス部3と回転体6の軸部7との間には固定体1及び回転体6の間で流体としての水及びエアを授受するためのスイベルジョイント11が設けられている。また、固定体1におけるボス部3及びカバー部4と、回転体6における下側フランジ9とで囲まれる円筒状の空間には、固定体1から回転体6に溶接電力を供給するための電力スリップリング21と、この電力スリップリング21の内側に位置し、固定体1及び回転体6の間で複数(図示例では6種類)の異なる電気信号を授受するための電気信号スリップリング31とが同心状に装着されている。
上記スイベルジョイント11は2つの水通路12,13及び1つのエア通路14を有し、これらの3つの通路12〜14はいずれも同様の構造である。すなわち、図5にも示すように、固定体1のボス部3内周面には3本の環状溝15,15,…が上下方向(軸方向)に間隔をあけて形成されている。
また、ボス部3の壁内部には一端がボス部3内周面に開口する横穴71と、ボス部3の軸方向に延びかつ一端がその横穴71の他端に接続される一方、他端がボス部3の外周面又は軸方向端面に開口する縦孔72とからなる流体通路70が設けられている。すなわち、水平方向に延びる3つの横穴71(一部のみ図示する)が、その一端がボス部3内周面の上記各環状溝15,15,…にそれぞれ開口するようにして円周方向に互いに近接して形成されている。また、一端がボス部3外周面に開口する3つのポート穴73,73,…が上記各横穴71,71,…に対応するように形成されている。そして、上下方向に延びる3つの縦孔72,72,…(一部のみ図示する)が円周方向に互いに近接して貫通形成され、この各縦孔72,72,…の下端が横穴71,71,…の他端である底部71a,71a,…にそれぞれ開口する一方、ポート穴73,73,…の他端である底部73a,73a,…にそれぞれ開口している。このようにして、環状溝15,15,…からポート穴73,73,…に至る3つの流体通路70,70,…が形成されている。
そして、本発明の特徴として、この流体通路70の横穴71は次のようにして形成される。すなわち、横穴71は、ボス部3の環状溝15外側の横穴形成予定位置74に対してボス部3の略直径方向に対向する対向部75外周面から直径方向にこの対向部を貫通穿孔して、さらにその横穴形成予定位置74を穿孔した後、対向部75の貫通部75aを略円筒状の閉塞部材であるプラグ20によって気密状に閉塞することにより形成されている。
これに対し、回転体6における軸部7の壁内部には円周方向の3等分位置に上下方向に延びる3つの縦孔17,17,…(一部のみ図示する)が貫通形成され、この各縦孔17の上端は軸部7の外周面にそれぞれ上記固定体1のボス部3における各環状溝15内とそれぞれ連通するように開口している一方、各縦孔17の下端は下側フランジ9下側の軸部7外周面に開口している。そして、このように固定体1のボス部3内周面に形成された3本の環状溝15,15,…のうち上側の2つの環状溝15,15を含む通路が水通路12,13に、また下側の1つの環状溝15を含む通路がエア通路14にそれぞれ構成されており、これら水通路12,13及びエア通路14により固定体1及び回転体6間で両者の回転状態でも水及びエアを授受できるようにしている。
尚、固定体1のボス部3内周面には3本の環状溝15,15,…の上下方向(軸方向)両側に4本のシール溝18,18,…が形成され、この各シール溝18にはゴム製のシールリング19がその内周面を回転体6の軸部7外周面に摺接させてシールするように嵌挿されている。
上記電力スリップリング21は、固定体1のボス部3及びカバー部4と回転体6の下側フランジ9との間の円筒状空間に同心状に配置された3本の集電リング22,22,…を備え、これらの集電リング22,22,…は絶縁リング23,23,…を介して上下方向に積層されている。各集電リング22には他の集電リング22をそれと電気絶縁された状態で貫通する集電ボルト24の先端部(上端部)が螺合締結され、この各集電ボルト24は回転体6の下側フランジ9を絶縁状態で貫通し、その下端のヘッド部24aは下側フランジ9の下方に突出していて、このヘッド部24aには溶接ガン(図示せず)に導通する電力ケーブル25の端部が接続されている。
一方、上記固定体1のカバー部4の側壁には円周方向に等間隔をあけて互いに近接した位置に3つの摺動接点26,26,…が絶縁状態で貫通しかつカバー26aによりカバーされた状態で取付固定され、各摺動接点26の内端部はそれぞれ対応する上記各集電リング22の外周面に所定の押圧力で摺接可能に押し付けられており、この各摺動接点26と集電リング22との摺接により固定体1及び回転体6間で両者の回転状態でも大電流の溶接電力を供給するようにしている。
さらに、上記電気信号スリップリング31は、固定体1のボス部3外周に外嵌合されて設けられた円筒状の内側ハウジング32と、この内側ハウジング32の周りに、後述の如く環状空間34をあけて同心状に外嵌合されて設けられた円筒状の外側ハウジング33とを備え、これら両ハウジング32,33は樹脂等からなる。内側ハウジング32の外周面の上下端部には外向きのフランジ部32a,32bが一体に形成されており、この両フランジ部32a,32bと、内側ハウジング32外周面の上下中間部と、外側ハウジング33とで囲まれて円筒状の環状空間34が区画形成されている。
そして、上記内外のハウジング32,33間の環状空間34にリング板状の6枚の固定側電極36a〜36f及び回転側電極40a〜40fが収容されている。これら各電極36a〜36f,40a〜40fは例えばリン青銅からなり、その表面は銀メッキ処理されている。図2及び図3に拡大して詳示するように、上記6枚の固定側電極36a〜36fは、固定体1の軸心と同心状にかつ軸方向たる上下方向に並んで配置されている一方、6枚の回転側電極40a〜40fも、回転体6の軸心と同心状にかつ軸方向たる上下方向に並んで配置されている。
上記6枚の固定側電極36a〜36fのうちの上下端(軸方向端部)に位置するもの36a,36fは端部電極とされ、この端部電極としての固定側電極36a,36fを除いた4枚の固定側電極36b〜36eについては、図6にも示すように、その軸方向に隣り合う1対の固定側電極36b,36c及び36d,36eが該両電極36b,36c及び36d,36e間にリング状の固定側絶縁シート37a,37bを介して積層配置されていて、これら両電極36b,36c及び36d,36eと固定側絶縁シート37a,37bとにより2つの固定側電極積層体38a,38bが形成されている。
一方、上記6枚の回転側電極40a〜40fにあっては、図7にも示すように、その軸方向に隣り合う1対の回転側電極40a,40b、40c,40d及び40e,40fが該両電極40a,40b、40c,40d及び40e,40f間にリング状の回転側絶縁シート41a〜41cを介して積層配置されていて、これら両電極40a,40b、40c,40d及び40e,40fと、回転側絶縁シート41a〜41cとにより3つの回転側電極積層体42a〜42cが形成されている。
そして、本発明の特徴として、図2及び図3にも示すように、固定側及び回転側絶縁シート37a,37b、41a〜41cの端部、つまり固定側及び回転側電極36a〜36f、40a〜40fの径方向端部は、その固定側及び回転側電極36a〜36f、40a〜40fよりもその電極36a〜36f、40a〜40fの径方向にそれぞれ突出するようになされている。すなわち、本実施形態では、リング状の固定側絶縁シート37a,37bの径方向の幅が固定側電極36a〜36fの幅よりも大きくなされており、固定側絶縁シート37a,37bの径方向内側端部が固定側電極36a〜36fの径方向内側端部よりも径方向内側に突出する一方、固定側絶縁シート37a,37bの径方向外側端部が固定側電極36a〜36fの径方向外側端部よりも径方向外側に突出するようになされている。
また、回転側絶縁シート41a〜41cについても同様の構造とされている。すなわち、回転側絶縁シート41a〜41cの径方向内側端部が回転側電極40a〜40fの径方向内側端部よりも径方向内側に突出する一方、回転側絶縁シート41a〜41cの径方向外側端部が回転側電極40a〜40fの径方向外側端部よりも径方向外側に突出するようになされている。
尚、図2において、後述の固定側電極36a〜36fを位置決めするための当接部36hが設けられている部分については、固定側絶縁シート37a,37bの径方向内側端部と、この固定側絶縁シート37a,37bの上側に配設されている固定側電極36b,36dの径方向内側端部とは同じ径となっている。また、このことは当接部40hにおける回転側絶縁シート41a〜41c及び回転側電極40b,40d,40fについても同様である。
そして、上記2つの固定側電極積層体38a,38b及び3つの回転側電極積層体42a〜42cは、電気信号スリップリング31の軸方向端部に位置する上記1対の端部電極たる固定側電極36a,36f間に軸方向たる上下方向に交互に並んで配置されている。
さらに、上記端部電極たる固定側電極36a,36fと、この端部の固定側電極36a,36fに軸方向に対向する、回転側電極積層体42a,42cの回転側電極40a,40fとの間、並びに軸方向に隣り合う固定側電極積層体38a,38b及び回転側電極積層体42a〜42cにおいてその対向する固定側電極36b〜36e及び回転側電極40b〜40eの間に、それぞれ回転体6の固定体1に対する相対回転により両電極36a〜36f,40a〜40f上を転動して両電極36a〜36f,40a〜40f間で電気信号を授受する鋼球からなる転動体44が配設されている。この鋼球44は、図4に示すように、電極36a〜36f,40a〜40f間において円周方向に所定間隔をあけて複数設けられでおり、これらの複数の転動体44,44,…の各々は両電極36a〜36f,40a〜40f間に位置するリング板状のリテーナ45の保持孔45aに嵌挿されて保持されている。この各転動体44は例えば炭素鋼を焼入処理した鋼球からなり、その表面は銀メッキ処理されている。
上記内側ハウジング32における下側のフランジ部32bの上面には環状のばね溝47が形成され、このばね溝47には下側の端部電極たる固定側電極36fを上側の端部電極たる固定側電極36aに向かって押圧する押圧手段としてのばね48が収容されている。下側の端部電極たる固定側電極36fとばね48との間にはリング板状の絶縁体49が介在されていて、ばね48は絶縁体49を介して押圧するようになっている。
また、内側ハウジング32における上側のフランジ部32aの外周面には環状のパッキン溝50が形成され、このパッキン溝50にはリップ部51aを有する断面略V字状のゴム製等のパッキン51がそのリップ部51aで外側ハウジング33の上面を押圧した状態で収容されており、このパッキン51により両ハウジング32,33の上端部間の隙間をシールしている。
また、上記固定体1側の内側ハウジング32にはその上面に開口する矩形状の有底孔53が形成されている。また、固定体1のカバー部4外周面にはねじ孔54を有するコネクタ取付部55が一体的に取り付けられ、そのねじ孔54に固定側コネクタ56が螺合により取付固定されている。上記コネクタ取付部55のねじ孔54はカバー部4に形成した貫通孔57を介して上記内側ハウジング32の有底孔53内に連通されている。そして、図6にも示すように、各固定側電極36a〜36fの内周縁部には上記内側ハウジング32の有底孔53内に位置する接続端子36gが突設され、この接続端子36gには固定側電線58の一端部が接続固定されている。これら6本の固定側電線58,58,…は有底孔53、カバー部4の貫通孔57及びコネクタ取付部55のねじ孔54の各内部を通って延び、各々の他端は上記固定側コネクタ56に接続されている。
一方、回転体6側の外側ハウジング33外周面にはその一部分を部分的に下面から矩形状に切り欠いてなる切欠部63が形成されている。また、回転体6の下側フランジ9外周面にはねじ孔64を有するコネクタ取付部65が一体的に取り付けられ、そのねじ孔64には回転側コネクタ66が螺合により取付固定され、ねじ孔64は下側フランジ9に形成した貫通孔67を介して上記外側ハウジング33の切欠部63内に連通されている。そして、図7にも示す如く、各回転側電極40a〜40fの外周縁部には上記外側ハウジング33の切欠部63内に位置する接続端子40gが突設され、この接続端子40gには回転側電線68の一端部が接続固定されている。これら6本の回転側電線68,68,…は切欠部63、下側フランジ9の貫通孔67及びコネクタ取付部65のねじ孔64を通って延び、各々の他端は上記回転側コネクタ66に接続されている。
そして、上記固定側電極36a〜36fとそれに対向する回転側電極40a〜40fとを球体44を介して導通させることにより、表1に示すように、固定体1及び回転体6間で両者の回転状態でも6種類の電気信号を授受するようにしている。
Figure 2004195650
さらに、図2、図3及び図6に示すように、上記各固定側電極36a〜36fの外周縁部は円形状とされている一方、内周縁部には円周方向に等間隔をあけた位置に複数(図示例では5つ)の当接部36h,36h,…が突設され、この固定側電極36a〜36fは内側ハウジング32外周面に当接部36h,36h,…を当接させて位置決めされた状態で嵌合支持され、この固定側電極36a〜36fの外周縁部と外側ハウジング33内周面との間に所定の間隙があけられている。
一方、図2、図3及び図7に示す如く、各回転側電極40a〜40fの内周縁部は円形状とされている一方、外周縁部には円周方向に等間隔をあけた位置に複数(図示例では5つ)の当接部40h,40h,…が突設され、この回転側電極40a〜40fは外側ハウジング33内周面に当接部40h,40h,…を当接させて位置決めされた状態で嵌合支持され、この回転側電極40a〜40fの内周縁部と内側ハウジング32外周面との間に所定の間隙があけられている。
そして、図4、図6及び図7にも示すように、当接部40h,40h,…と当接部36h,36h,…とは、それぞれ軸方向(電極36a〜36f、40a〜40fの積層方向)に重ならないように配設されている。仮に、両当接部40h,36hが重なるようになされていると、この当接部40h,36hにおいてその端部同士が近接することになるため、この端部での固定側及び回転側電極36a〜36f、40a〜40fの間に充分な間隔をとることができず、絶縁不良が生じる虞れがあるが、上記のように構成することにより、その絶縁不良を抑制することができる。
したがって、この実施形態においては、溶接ガンがワークを溶接する溶接ロボットの作動時に固定体1に対し回転体6が回転しているとき、固定体1及び回転体6間で2つの水通路及びエア通路14により水及びエアが授受される。また、固定体1側の摺動接点26と回転体6側の集電リング22とが摺接して大電流の溶接電力が固定体1側から回転体6側に供給される。
さらに、固定体1及び回転体6間で両者の回転状態で6種類の電気信号が授受される。このとき、固定側及び回転側電極36a〜36f、40a〜40fのそれぞれの電極間の絶縁シート37a,37b、41a〜41cを薄くして電気信号スリップリング31の厚さを小さくすることにより、ロータリジョイントAの小型化を図るとともに、その電極36a〜36f、40a〜40f端部周辺に鋼球の摩耗粉等の導電性粉塵が付着するようなことがあっても、絶縁シート37a,37b、41a〜41c表裏の電極端部間の空間的距離が延長されるので、その各電極36b,36c、36d,36e、40a,40b、40c,40d及び40e,40f間の短絡を効果的に抑制することができる。
また、縦孔72が形成される固定体1のボス部3側壁をその外周面側からボス部3半径方向内側へ穿孔して、その穿孔した貫通部75aの外側部分をプラグ20で閉塞することにより横穴71を形成する場合、その横穴71が形成されるボス部3の側壁にはプラグ20による閉塞のための所定の第1厚さと、縦孔72の内径を確保するための所定の第2厚さとの双方の厚さが必要であるが、これら第1及び第2厚さをボス部3壁面の直径方向両側にそれぞれ分担させるようにしたので、横穴71が形成されるボス部3側壁の厚さを薄くすることができる。つまり、ボス部3の外径を小さくすることができ、このことにより、ロータリジョイントAの小型化を図りつつボス部3側壁の剛性を確保することができる。
尚、本実施形態では、固定体1にボス部3が設けられるようにしているが、回転体6にボス部が設けられるような構成としてもよい。
《発明の実施形態2》
図11は本発明の実施形態2を示し、電力スリップリング21への摺動接点の摺接方法を変更して、固定体1又は回転体6の一方に複数の集電リング87を設けられている一方、他方には集電リング87に摺接して電力を授受するための複数の摺動接点80を一括して着脱可能に設けるようにしたものである。
すなわち、本実施形態に係るロータリジョイントAは、ターミナル81が接続された円筒状のバレル82内に、先端に導電材料からなる接触部83aを有するプランジャ83を摺動可能に嵌挿し、このバレル82及びプランジャ83の間にスプリング85を縮装して、プランジャ83を集電リング22に接触するように先端側に付勢し、プランジャ83の基端部83b及びターミナル81を電気的に接続することにより構成された12本の摺動接点80と、この摺動接点80を同一方向に並ぶようにして保持する摺動接点ホルダ84とを備えている。また、摺動接点80は集電リング22の周方向に2本、また軸方向に6本それぞれ等間隔に並設されている。
一方、回転体6に設けられている電力スリップリング21は、上記実施形態1と同様である数百A程度の比較的大きな電力のための集電リング22及び絶縁リング23が交互に積層してなる下側部分と、その上側に積層される部分であって、数十A程度の電力(以降中電力ともいう)のための集電リング87及び絶縁リング88が交互に積層されてなる上側部分とから構成されている。
この中電力のための電力スリップリング21の上側部分は、上記実施形態1でも示した集電リング22と同様の構成である。すなわち、図示は省略するが、集電リング22の積層方向下側へ延びる6本の集電ボルトが設けられており、この集電ボルトを介してアーム側の摺動接点ホルダ84からハンド側へ中電流を供給するようにしている。
そのとき、集電リング87を摺動接点80により押圧して、この押圧部を介してサーボ電力等の中電力を供給側へ送電するときには、摺動接点80の集電リング87への接触力は、大電流を送電するときにおけるほどの大きさは必要でなく、それよりも小さい接触力で送電することができる。従って、集電リング87に加えられる偏荷重を抑制するために、摺動接点80を分割して集電リング87の周方向に等間隔となるように配設する必要が無く、摺動接点80を一括して集電リング87へ接触させつつ集電リング87に加えられる偏荷重を小さくすることができる。従って、ロータリジョイントAの小型化を図ることができるとともに、その摺動接点80のための構造を簡単にして製造コストを低減させることができる。尚、この中電力を伝達する電力スリップリング21の下側部分は、大電力を伝達する同上側部分と別体として新しく設けることもできる。しかし、構造を簡単にできる点で、電力スリップリング21を兼用するのが望ましい。
《発明の実施形態3》
図12〜図15は、本発明の実施形態3を示し(尚、図2及び図3と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する)、上記実施形態1における電気信号スリップリングの構成を変更したものである。
すなわち、図12〜図15に示すように、本実施形態に係るロータリジョイントAの電気信号スリップリング31は、固定体1の軸心と同心状に配置された例えば4枚のリング板状の固定側電極板109と、回転体の軸心と同心状に配置された例えば3枚のリング板状の回転側電極板110とを備え、この固定側電極板109と回転側電極板110とは軸方向に交互に並んで配置されており、さらにこの対向する1組の固定側電極板109と回転側電極板110との間には3列の転動体としての鋼球44が介装されている。
そして、固定側電極板109は、リング板状の絶縁体104と、この絶縁体104の両表面に同心状にプリント配線された互いに径の異なる3つの固定側電極101a,101b,101cとからなる一方、回転側電極板110は、上記固定側電極板109の絶縁体104と略同径のリング板状の絶縁体105と、この絶縁体105の両表面に同心状にかつ上記固定側電極101a,101b,101cと略対応するようにプリント配線された互いに径の異なる3つの回転側電極102a,102b,102cとからなる。
また、各電極板109,110における絶縁体104,105の少なくとも幅方向中間部に位置する電極の端子は絶縁体104,105に埋め込まれて絶縁体104,105の内周縁部又は外周縁部に延出されている。さらに、絶縁体104,105は、3枚の基板104a,104b,104cが積層されて一体化された多層基板からなり、固定側又は回転側電極板109,110の一方における最も内周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子であって、絶縁体104の内周縁部に延出される端子、及び他方における最も外周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子であって、絶縁体105の外周縁部に延出される端子は、その基板間に配置されている。
すなわち、固定側電極板109における複数の固定側電極101a,101b,101cのうち最も内周縁側に位置する固定側電極101aの端子111aは、絶縁体104a,104cの表面に設けられたプリント配線により、内周縁部へ延出する一方、その固定側電極101a以外の回転体側の固定側電極101b,101cの端子111b,111cは、その径方向に近接して設けられて軸方向に絶縁体104aを貫通する貫通孔としてのスルーホール106を介して絶縁体104の内部へ延出され、さらに3層のうちの真ん中の絶縁体104bの表面に設けられたプリント配線を介して内周縁部へ延出されている。
回転側電極板110における端子112の回転体側への延出も上記固定側電極板109における構成と同様である。すなわち、最も外周縁側に位置する回転側電極102aの端子112aは絶縁体105a,105cの表面に沿って外周縁部へ延出される一方、その他の回転側電極102b,102cの端子112b,112cは真ん中の絶縁体105bの表面に沿って外周縁部へ延出されている。
そして、これら両電極板109,110の軸方向に対向する固定側及び回転側電極101a,101b,101c、102a,102b,102c間に両電極間で電気信号を授受する3列の鋼球44が配設されている。
このようにして、固定体1及び回転体6間で両者の回転状態において、鋼球44を介して対向する2つの電極板109,110間で3つの電気信号が授受される。そのとき、固定体1及び回転体6間で多数の電気信号を授受する場合であっても、鋼球44を介して対向する2つの電極板間で1つの電気信号を授受する場合に比して、電気信号スリップリング31、延いてはロータリジョイントAの軸方向の大きさをコンパクトにすることができる。
尚、本実施形態では、4枚の固定側電極板109と3枚の回転側電極板110とから構成されるようにしたが、本発明はこれに限らず、固定側及び回転側電極板109,110がそれぞれ少なくとも1枚ずつあればよい。また、固定側及び回転側電極板109,110に配設する電極の数をそれぞれ3つとしたが、本発明はこれに限らず、その他複数の電極を設けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、絶縁体104,105が3層からなるようにしたが、その他の構成により一体的に形成するようにしかつその絶縁体に固定側及び回転側電極101a,101b,101c、102a,102b,102cの端子を埋め込むようにしてもよい。
本発明の実施形態1に係るロータリジョイントの拡大断面図である。 電気信号スリップリングの一側部を拡大して示す断面図である。 電気信号スリップリングの他側部を拡大して示す断面図である。 電気信号スリップリングをその一部を破断して示す拡大斜視図である。 固定体のボス部における水通路及びエア通路の構成部分を示す一部破断斜視図である。 固定電極積層体の構成を示す斜視図である。 回転電極積層体の構成を示す斜視図である。 ロータリジョイントの上面図である。 ロータリジョイントの正面図である。 ロータリジョイントの底面図である。 本発明の実施形態2に係る接続手段の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態3に係る電気信号スリップリングを示す断面図である。 電気信号スリップリングを拡大して示す断面図である。 固定側電極板を示す平面図である。 回転側電極板を示す平面図である。
符号の説明
A ロータリジョイント
1 固定体
3 ボス部
6 回転体
7 軸部
11 スイベルジョイント
20 プラグ
31 電気信号スリップリング
32 内側ハウジング
33 外側ハウジング
34 環状空間
36a〜36f 固定側電極
37a,37b 固定側絶縁シート
38a,38b 固定側電極積層体
40a〜40f 回転側電極
41a〜41c 回転側絶縁シート
42a〜42c 回転側電極積層体
44 鋼球(転動体)
56 固定側コネクタ
58 固定側電線
66 回転側コネクタ
68 回転側電線
70 流体通路
71 横穴
72 縦孔
73 ポート穴
75 対向部
75a 貫通部(貫通孔)
80 摺動接点
84 摺動接点ホルダ
101a〜101c固定側電極
102a〜102c回転側電極
109 固定側電極板
110 回転側電極板
111a〜111c端子
112a〜112c絶縁体

Claims (4)

  1. 固定体と、該固定体に回転可能に連結支持された回転体とを備えるロータリジョイントであって、
    上記固定体又は回転体の一方にはボス部が、また他方には該ボス部に回転可能に挿通される軸部がそれぞれ設けられており、
    上記ボス部には、一端がボス部内周面に開口する横穴と、ボス部の軸方向に延びかつ一端が上記横穴の他端に接続される一方、他端がボス部の外周面又は軸方向端面に開口する縦孔とからなる流体通路が設けられ、
    上記横穴は、該横穴の位置に対しボス部の略直径方向に対向する対向部外周面から直径方向に上記対向部を貫通させて穿孔してなり、
    上記対向部の貫通孔がプラグにより閉塞されていることを特徴とするロータリジョイント。
  2. 固定体と、該固定体に回転可能に連結支持された回転体とを備えるロータリジョイントであって、
    上記固定体又は回転体の一方に複数の集電リングが設けられている一方、他方には上記集電リングに摺接して電力を授受するための複数の摺動接点が一括して着脱可能に設けられていることを特徴とするロータリジョイント。
  3. 固定体と、該固定体に回転可能に連結支持された回転体と、上記固定体及び回転体の間で電気信号を授受する電気信号スリップリングとを備えたロータリジョイントであって、
    上記電気信号スリップリングは、固定体の軸心と同心状に配置された少なくとも1枚のリング板状の固定側電極板と、
    回転体の軸心と同心状に配置された少なくとも1枚のリング板状の回転側電極板とを備え、
    上記固定側電極板は、リング板状の絶縁体と、該絶縁体の両表面に同心状にプリント配線された互いに径の異なる複数の固定側電極とからなる一方、
    回転側電極板は、上記固定側電極板の絶縁体と略同径のリング板状の絶縁体と、該絶縁体の両表面に同心状にかつ上記固定側電極と略対応するようにプリント配線された互いに径の異なる複数の回転側電極とからなり、
    上記固定側又は回転側電極板の一方における最も内周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子が、絶縁体に埋め込まれて絶縁体の内周縁部に延出される一方、
    上記固定側又は回転側電極板の他方における最も外周縁側に位置する電極を除く他の電極の端子が、絶縁体に埋め込まれて絶縁体の外周縁部に延出され、
    上記各電極板における絶縁体の少なくとも幅方向中間部に位置する電極の端子は絶縁体に埋め込まれて絶縁体の内周縁部又は外周縁部に延出され、
    上記固定側電極板と回転側電極板とは軸方向に並んで配置されており、
    上記両電極板の軸方向に対向する固定側及び回転側電極間に両電極間で電気信号を授受する複数の転動体が配設されていることを特徴とするロータリジョイント。
  4. 請求項3のロータリジョイントにおいて、
    絶縁体は、複数の基板が積層されて一体化された多層基板からなり、
    絶縁体に埋め込まれた端子は、上記基板間に配置されていることを特徴とするロータリジョイント。
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