JP2014229601A - Rotary connector using irregular shape roller current collector - Google Patents
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本発明は、内周面が円形である外周部材と、外周部材に対して相対的に回転自在であり、外周部材の中空部に前記内周面と同軸に配設される軸体と、外周部材及び軸体間に回転自在に配設されるローラ集電子とを備え、このローラ集電子を介して、外周部材及び軸体を電気的に接続するコネクタに関する。 The present invention includes an outer peripheral member having a circular inner peripheral surface, a shaft that is relatively rotatable with respect to the outer peripheral member, and that is disposed coaxially with the inner peripheral surface in a hollow portion of the outer peripheral member; The present invention relates to a connector that includes a roller current collector that is rotatably disposed between a member and a shaft body, and that electrically connects the outer peripheral member and the shaft body via the roller current collector.
相対的に回転する部材同士を電気的に接続し、これらの間で電流を送給するための構造として、ローラ集電子型のロータリーコネクタが考案されている。 As a structure for electrically connecting relatively rotating members and supplying a current between them, a roller-collector type rotary connector has been devised.
ローラ集電子型のロータリーコネクタは、内周面が円形である外周部材と、外周部材に対して相対的に回転自在であり、外周部材の中空部に前記内周面と同軸に配設される軸体と、外周部材及び軸体間に、半径方向の弾性変形を伴い回転自在に配設されるローラ集電子とを備え、外周部材と軸体が相対的に回転運動すると、ローラ集電子は外周部材と軸体間の円環状空間で自転しながら公転運動する、いわゆる遊星運動を行う。弾性変形を伴う遊星運動を行うためローラ集電子は薄肉の円筒形状となる。 The roller-collector-type rotary connector has an outer peripheral member having a circular inner peripheral surface and is rotatable relative to the outer peripheral member, and is disposed coaxially with the inner peripheral surface in a hollow portion of the outer peripheral member. A roller current collector that is rotatably disposed with elastic deformation in the radial direction between the shaft member and the outer peripheral member and the shaft member. When the outer member and the shaft member relatively rotate, the roller current collector is It performs a so-called planetary motion that revolves while rotating in an annular space between the outer peripheral member and the shaft. The roller current collector has a thin cylindrical shape for performing planetary motion with elastic deformation.
しかしながら上記構造のロータリーコネクタでは、円筒形状のローラ集電子が回転に伴い回転軸方向に対して傾きを生じることがある。回転軸に対してローラ集電子が傾斜すると、ローラ集電子と軸体間、またはローラ集電子と外周部材間ですべりが生じる。 However, in the rotary connector having the above structure, the cylindrical roller current collector may be inclined with respect to the rotation axis direction as it rotates. When the roller current collector is inclined with respect to the rotation shaft, slip occurs between the roller current collector and the shaft body or between the roller current collector and the outer peripheral member.
ローラ集電子が回転軸に対して傾斜した状態で回転すると、本来ローラ集電子は回転軸の周囲を螺旋状に遊星運動することになるが、ローラ集電子の軸方向の可動範囲を超えては螺旋運動できない。このためローラ集電子の軸方向の移動に制限がかかると、ローラ集電子を軸方向に運動させようとする力は、ローラ集電子と軸体間、またはローラ集電子と外周部材間での滑りにより解消されることになる。このすべりにより発生した磨耗粉は電気的ノイズの増加、接触抵抗の増加により製品寿命を縮める。 When the roller current collector is rotated in a state tilted with respect to the rotation axis, the roller current collection will inherently make a planetary movement around the rotation axis in a spiral manner, but beyond the axially movable range of the roller current collection I can't spiral. For this reason, when the movement of the roller current collector in the axial direction is restricted, the force to move the roller current collector in the axial direction is a slip between the roller current collector and the shaft body or between the roller current collector and the outer peripheral member. Will be eliminated. The wear powder generated by this sliding shortens the product life by increasing the electrical noise and increasing the contact resistance.
また、このローラ集電子が回転軸に対して傾斜する傾向は回転速度が速くなるほど顕著であるため、高速回転での使用において制限となっていた。
さらに、ローラ集電子は回転軸に対して傾きがなく平行に配設されている場合、回転軸および外周部材との接触は幾何学的には線接触であるが、傾斜している場合は点接触となり、接触抵抗の増加、不安定化の要因となっていた。In addition, the tendency of the roller current collector to be inclined with respect to the rotation axis becomes more conspicuous as the rotation speed becomes higher, and thus has been limited in use at high speed rotation.
Further, when the roller current collector is arranged in parallel with no inclination with respect to the rotation axis, the contact between the rotation axis and the outer peripheral member is geometrically a line contact, but when it is inclined, it is a point. Contact increased the contact resistance, causing instability.
このため回転に際してローラ集電子が回転軸に対して傾斜することのない構造の達成が課題であった。Therefore, it has been a problem to achieve a structure in which the roller current collector does not tilt with respect to the rotation axis during rotation.
本発明ではローラ集電子の外周形状を従来の円筒形ではなく、ローラ集電子軸方向中心位置を大径部とし、ローラ集電子両端部を小径部とし、大径部から小径部にかけて傾斜した形状を有する、又はローラ集電子軸方向中心位置を小径部とし、ローラ集電子両端部を大径部とし、大径部から小径部にかけて傾斜した形状を有する異径形状のローラ集電子とする。また軸体、外周部材ともこのローラ集電子外周形状に沿う形状として相互に電気的に接触するようにする。ローラ集電子の外周形状は直線的に傾斜する山型以外にも谷型とすることも可能であり大径部から小径部にかけた傾斜部分を山状の円弧形状とした樽型又は谷状の円弧形状とした鼓型などが考えられる。 In the present invention, the outer peripheral shape of the roller current collector is not a conventional cylindrical shape, but the center position in the roller current collector axial direction is a large diameter portion, both ends of the roller current collector are small diameter portions, and the shape is inclined from the large diameter portion to the small diameter portion. Or a roller current collector having a different diameter shape having a small diameter portion at the center of the roller current collector axis, a large diameter portion at both ends of the roller current collector, and a shape inclined from the large diameter portion to the small diameter portion. Also, the shaft body and the outer peripheral member are in electrical contact with each other as a shape along the outer peripheral shape of the roller current collector. The outer peripheral shape of the roller current collector can be a valley shape in addition to a linearly inclined mountain shape, and a barrel shape or a valley shape in which an inclined portion extending from a large diameter portion to a small diameter portion is a mountain arc shape. A drum shape with an arc shape can be considered.
この形状によりローラ集電子が回転時に回転軸に対して傾斜することがない構造のロータリーコネクタとすることができる。この構造では静止状態でローラ集電子が回転軸に対して傾斜しようとしても、回転に伴いローラ集電子の中心軸は回転軸に平行に修復される。またこの形状によりローラ集電子の軸方向の移動も制限されるため、従来のような移動抑制機構が不要になり製品構造が簡略化される。 With this shape, it is possible to provide a rotary connector having a structure in which the roller current collector does not tilt with respect to the rotation axis during rotation. In this structure, even if the roller current collector is inclined with respect to the rotation axis in a stationary state, the central axis of the roller current collection is repaired in parallel with the rotation axis as it rotates. Further, this shape limits the movement of the roller current collector in the axial direction, which eliminates the need for a conventional movement suppression mechanism and simplifies the product structure.
また、回転時に常に軸方向に対して平行であるため、ローラ集電子と軸体またはローラ集電子と外周部材は幾何学的には常に線接触(実際は面接触)しており、回転に際しても接触抵抗が安定する。
さらに、高速回転時にもローラ集電子が傾斜することがないので、より高連回転での使用が可能になる。Also, since it is always parallel to the axial direction during rotation, the roller current collector and the shaft body or the roller current collector and the outer peripheral member are geometrically always in line contact (actually surface contact) and are also in contact during rotation. Resistance is stable.
Further, since the roller current collector does not tilt even at high speed rotation, it can be used at higher continuous rotation.
以下、本発明の実施の形態を図1、2の山型ローラ集電子の場合に関して説明する。 In the following, an embodiment of the present invention will be described with respect to the case of the mountain roller current collector of FIGS.
山型ローラ集電子3は導電性に優れ、バネ特性に優れた材料、例えばリン青銅、ベリリウム銅が考えられる。
軸体1、外周部材2は通電電流に応じて材料選定し、大電流用途では銅、弱電用途では加工性のよさから真鍮が一般的である。
また、上記3部品の通電部表面には接触抵抗を下げ、かつ安定にするため金、銀などのメッキを施すことが好ましい。The mountain-shaped
The
Moreover, it is preferable to apply gold, silver or the like to the surface of the current-carrying parts of the three parts in order to reduce and stabilize the contact resistance.
山型ローラ集電子3の外周形状は軸方向中心位置を大径部(この実施例では最大外径部となっている)とし、ローラ集電子両端部を小径部とし、大径部から小径部にかけて傾斜した形状とする。最大外径寸法は、ロータリーコネクタの組立に際し山型ローラ集電子3を軸体1と外周部材2とで構成される最小隙間部を通過させる必要があることを考慮し決定される。山型ローラ集電子3を当該最小間隙部寸法までたわませた際にも、山型ローラ集電子3はもとの形状に復元する、弾性変形領域内となるよう最大外径寸法を設定する。 As for the outer peripheral shape of the mountain-shaped
また、山型ローラ集電子3は軸体1と外周部材2との間隙部に弾性変形を伴い配設されるが、この際の、山型ローラ集電子3のバネとしての反発力(接触圧)を適正に設定する必要がある。接触圧が大きすぎると回転時の転がり摩擦が増大し、摩耗粉が発生することとなり、また小さすぎると接触抵抗が増加し、通電が不安定になる。
接触圧は山型ローラ集電子3の材質、直径、肉厚、たわみ量で調整する。The mountain-shaped
The contact pressure is adjusted by the material, diameter, thickness, and deflection amount of the mountain
また、山型ローラ集電子3は電流容量に応じて複数個配設することができる。 Further, a plurality of mountain-shaped roller
ローラ集電子形状は図3、図4に示す谷型の形状も考えられる。図3においては大径部から小径部にかけて直線的に傾斜する谷型ローラ集電子となっている。この最小直径箇所は軸方向の中心である必要はなく、図3に示したとおりローラ集電子3の軸方向中心部から左右どちらかに偏った位置に設けられても良い。外周部材5の内周面は、ローラ集電子3の外周面の形状に沿う形状とし、相互に電気的に接触するようにするとともに軸体4についてもその外周面がローラ集電子3の外周面の形状に沿う形状とし、相互に電気的に接触するようにする。 The roller current collecting shape may be a valley shape shown in FIGS. In FIG. 3, a valley-type roller current collector that linearly slopes from the large diameter portion to the small diameter portion. The minimum diameter portion does not need to be the center in the axial direction, and may be provided at a position deviated to the left or right from the axial center of the roller
図4は、ローラ集電子3の両端部の大径部から軸方向中央部分の小径部にかけて円弧状に緩やかに谷となるよう傾斜する鼓状の形状の例を示している。 FIG. 4 shows an example of a drum-like shape that gently slopes in a circular arc shape from a large diameter portion at both ends of the
また、図には示していないが、ローラ集電子の軸方向両端部を小径部とし軸方向中央部を大径部とし、この大径部から小径部にかけて円弧状に緩やかに山となるよう傾斜する樽状の形状であっても良い。 Although not shown in the drawing, both end portions in the axial direction of the roller current collector are small-diameter portions and the central portion in the axial direction is a large-diameter portion, and it is inclined so as to gradually form a mountain from the large-diameter portion to the small-diameter portion. It may be a barrel shape.
1 軸体
2 外周部材
3 山型ローラ集電子
4 軸体
5 外周部材
6 谷型ローラ集電子(非対称)
7 軸体
8 外周部材
9 鼓型ローラ集電子DESCRIPTION OF
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JP2013123157A JP2014229601A (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Rotary connector using irregular shape roller current collector |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017037827A (en) * | 2015-08-10 | 2017-02-16 | 株式会社ヒサワ技研 | Rotary connector |
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2013
- 2013-05-24 JP JP2013123157A patent/JP2014229601A/en active Pending
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