JP2023029242A - ロータリコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】長期間に亘って安定して機能することが可能なロータリコネクタを提供する。【解決手段】 外周電極３０と、外周電極３０に挿通され回動可能に配置された内周電極２０と、外周電極３０と内周電極２０の間を遊星運動可能に配置された複数のローラ集電子４０と、内周電極２０を回動可能に軸支する軸受３３と、軸受３３を保持する軸受ホルダ３１とを備え、内周電極２０とローラ集電子４０との接触部から軸受３３まで延びる通路５に曲げ部５０～５４がある。【選択図】図３

Description

本発明は、回動機構における回動側要素と静止側要素とを電気的に接続するためのロータリコネクタに関する。

様々な産業分野で、回動機構における回動側要素と静止側要素とを電気的に接続するために利用されているロータリコネクタは、回動側要素に連結される導電性を有する内周電極と、静止側要素に電気的に接続される導電性を有する外周電極との間に配置されている集電要素を通じて、これら内周電極および外周電極を電気的に接続することが可能となっている。

このようなロータリコネクタは、集電要素として、水銀、ガリウム合金等の液体金属が充填されているものと、通電性を有する複数のローラ集電子が配置されているものと、が知られている。近年では、液漏れによる環境負荷、漏電リスク等の観点から、ローラ集電子が適用されているロータリコネクタが注目されている。

例えば、特許文献１に示されるロータリコネクタは、円筒状の外周電極に内周電極が挿通されており、外周電極と内周電極との間には、円筒状のローラ集電子が等配されている。また、外周電極の軸方向両端には、軸受を保持する軸受ホルダがそれぞれ固定されている。内周電極は、これら軸受によって回動可能に軸支されている。これにより、回動機構における回動側要素が回動すると、内周電極はこれに従動して回動する。そして、内周電極の外周面に接している各ローラ集電子も、内周電極に対して相対的に転動する。このとき、各ローラ集電子は、外周電極の内周面にも接しているため、外周電極に対して相対的に転動する。すなわち、各ローラ集電子は、自転しながら内周電極を軸に公転する遊星運動を行いつつ、内周電極と外周電極とを電気的に接続することができる。

特開２０１１－２２２４６３号公報（第６頁、第２図）

特許文献１のようなロータリコネクタにあっては、ローラ集電子が弾性変形可能であり、ローラ集電子の外径が、内周電極における外周面と外周電極における内周面との間の径方向寸法よりもわずかに大径であるため、ローラ集電子の外周面が内周電極における外周面および外周電極における内周面それぞれに面接触することにより通電効率が向上されている。

ところで、内径側に位置する内周電極における外周面の周方向寸法よりも、その外径側に位置する外周電極における内周面の周方向寸法の方が長尺であるため、ローラ集電子は内周電極における外周面に追従して転動する一方で、外周電極に対しては滑りやすくなっている。

これらのように、使用時には、ローラ集電子は弾性変形するとともに外周電極に対して滑りやすいことから、内周電極、外周電極、ローラ集電子との接触箇所において摩耗粉や剥離粉等の夾雑物の発生を招きやすかった。特に接触箇所にメッキが被膜されていると夾雑物が生じやすかった。このことから、その軸方向が上下方向（鉛直方向）に沿って配置されている特許文献１のようなローラ集電子は、夾雑物が下方側の軸受に入り込みやすく、内周電極の円滑な回動を妨げる要因となるため、ロータリコネクタの寿命が短くなることがあった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、長期間に亘って安定して機能することが可能なロータリコネクタを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のロータリコネクタは、
外周電極と、前記外周電極に挿通され回動可能に配置された内周電極と、前記外周電極と前記内周電極の間を遊星運動可能に配置された複数のローラ集電子と、前記内周電極を回動可能に軸支する軸受と、前記軸受を保持する軸受ホルダとを備えたロータリコネクタであって、
前記内周電極と前記ローラ集電子との接触部から前記軸受まで延びる通路に曲げ部がある。
これによれば、夾雑物は、曲げ部によりトラップされることによってローラ集電子から軸受に進入することが抑止される。これにより、軸受は夾雑物を噛み込みにくくなる。そのため、ロータリコネクタは、長期間に亘って安定して機能することができる。

前記ロータリコネクタは縦置きであり、前記ローラ集電子の鉛直方向下側において前記曲げ部が設けられていてもよい。
これによれば、重力に従って降下した夾雑物が曲げ部によりトラップされることによって軸受に向かって直線状に移動することを防ぐことができる。

前記軸受は、少なくとも上方にシールド要素が設けられたシールド付軸受であってもよい。
これによれば、シールド付き軸受は、通路をすり抜けた夾雑物を噛み込みにくい。そのため、ロータリコネクタは、より長期間に亘って安定して機能することができる。

前記曲げ部は、径方向に延びる突起により形成されていてもよい。
これによれば、夾雑物が径方向に延びる突起にトラップされることによって軸受に向かって直線状に移動することを防ぐことができる。

前記突起は、内径方向突起と外径方向突起を有しており、
前記内径方向突起と前記外径方向突起は、鉛直方向に重畳していてもよい。
これによれば、内径方向突起と外径方向突起が鉛直方向に重畳して複数の曲げ部を形成することにより通路がジグザグに延びて形成されるため、夾雑物が軸受に到達しにくい。好ましくは、通路のジグザグの一部はその延在方向に直交する長さが軸受の径方向の半分以下であることにより、夾雑物が軸受により到達しにくい。

前記曲げ部は、鉛直方向上方に開放された凹みを備えていてもよい。
これによれば、曲げ部に設けられる凹みは、トラップした夾雑物を保持する能力が高い。

前記凹みは、環状であってもよい。
これによれば、環状である凹部は、夾雑物をトラップする効率が高い。

前記凹みは、前記軸受ホルダに形成されていてもよい。
これによれば、軸受ホルダは回転しない静止部品であるため、凹みにトラップされた夾雑物に回動力が作用しない。そのため、凹みは、夾雑物を確実に保持できる。

前記凹みに向けて延びる突部をさらに備えていてもよい。
これによれば、突部は、夾雑物が軸受に向かって直線状に移動することを防ぐばかりでなく、凹みに夾雑物を誘導しやすい。

前記突部は、前記凹みに一部が入りこんでいてもよい。
これによれば、突部は、凹みと共にラビリンス構造を構成することができる。これにより、突部および凹みは、軸受側への夾雑物の移動をより効果的に防ぐことができる。

本発明の実施例１におけるロータリコネクタの段面図である。 実施例１におけるロータリコネクタの軸方向断面図である。 実施例１におけるロータリコネクタの要部拡大図である。 本発明の実施例２におけるロータリコネクタの要部拡大図である。 本発明の実施例３におけるロータリコネクタの要部拡大図である。 本発明の実施例４におけるロータリコネクタの要部拡大図である。 本発明の実施例５におけるロータリコネクタの要部拡大図である。 本発明の実施例６におけるロータリコネクタの要部拡大図である。

本発明に係るロータリコネクタを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係るロータリコネクタにつき、図１から図３を参照して説明する。以下、図１の正面から見て上下をロータリコネクタの上下として説明する。詳しくは、ソケットが配置される紙面上側をロータリコネクタの上側、カバーが配置される紙面下側をロータリコネクタの下側として説明する。

本実施例のロータリコネクタ１は縦置きであり、例えば回動機構としての半導体製造機における回動箇所に用いられる。ロータリコネクタ１は、半導体製造機における静止側要素としての外部電源から供給される高周波の電気を、半導体製造機における回動側要素としての回動軸に通電するものである。

図１に示されるように、ロータリコネクタ１は、回動側要素２と、静止側要素３と、集電要素４と、から主に構成されている。半導体製造機における回動軸に連結されている回動側要素２は、回動軸に従動することで静止側要素３に対して相対回動可能に設けられている。回動側要素２の回動に伴って集電要素４におけるローラ集電子４０は、回動側要素２および静止側要素３と電気的に接触しながら、回動側要素２の周りを遊星運動可能に設けられている。また、静止側要素３は、外部電源に連結可能なコネクタ３９を備えている。

まず、回動側要素２について説明する。回動側要素２は、内周電極２０と、ソケット２１と、キー２２から構成されている。

内周電極２０は、金属等から形成されており導電性を有している。図１，図３に示されるように、内周電極２０は、軸方向上方側から順に、上軸２０ａと、大径胴２０ｂと、中径胴２０ｃ（図３参照）と、小径胴２０ｄ（図３参照）と、下軸２０ｅを備えている。これらは、それぞれの軸心が同一直線状に配置されている。

上軸２０ａにはソケット２１が螺合により固定されている。また、上軸２０ａの外周面にはキー２２が外嵌されて固定されている。

大径胴２０ｂは、上軸２０ａよりも大径に形成されている。また、大径胴２０ｂは、その外周面に軸方向中心に向かって縮径している環状溝２０ｆが形成されている。また、大径胴２０ｂの外周面には、導電性の高い例えば銀等によるメッキが施されている。

なお、メッキは薄く図面が煩雑となるため、図示は省略している。以下の説明のメッキについても同様である。

中径胴２０ｃ（図３参照）は大径胴２０ｂよりも小径に形成されている。小径胴２０ｄ（図３参照）は中径胴２０ｃよりも小径に形成されている。下軸２０ｅは、上軸２０ａと略同径、詳しくは軸受３４が内嵌される部分と略同径に形成されている。

ソケット２１は、導電性の高い材料から形成されている。ソケット２１には、半導体製造機における回動軸が回止された状態で連結される。この状態において回動軸は、キー２２とキー結合されることによっても回止がなされる。

次に、静止側要素３について説明する。静止側要素３は、外周電極３０と、下方側軸受ホルダ３１と、上方側軸受ホルダ３２と、２つの軸受３３，３４と、ハウジング３５と、カバー３６と、から主に構成されている。説明の便宜上、軸受３３，３４は静止側要素３とした。

外周電極３０は、導電性の高い材料からフランジ付き円筒状に形成されている。外周電極３０は、筒状部３０ａと、外フランジ部３０ｂと、突起および内径方向突起としての内フランジ部３０ｋを備えている。

筒状部３０ａは、下方が内径方向に延びる段付き円筒状に形成されている。外周電極３０における内径側には、軸方向上方側から順に、大径孔部３０ｃと、小径孔部３０ｄと、中径孔部３０ｅが形成されている。

大径孔部３０ｃにおける軸方向中央には、軸方向中心に向かって拡径している環状溝３０ｆが形成されている。この環状溝３０ｆは、内周電極２０における環状溝２０ｆに対向配置されている。さらに、大径孔部３０ｃの内周面には、導電性の高い例えば銀等によるメッキが施されている。

小径孔部３０ｄは、内フランジ部３０ｋの内径側の部位であり、大径孔部３０ｃに連通しており、大径孔部３０ｃよりも小径である。中径孔部３０ｅは、小径孔部３０ｄに連通し、かつ大径孔部３０ｃよりも小径かつ小径孔部３０ｄよりも大径である。

外フランジ部３０ｂは、筒状部３０ａの上端縁よりも下方で外径方向に延びる円環状かつ平板状に形成されている。内フランジ部３０ｋは、筒状部３０ａの軸方向やや下方で内径方向に延びる円環状かつ平板状に形成されている。

下方側軸受ホルダ３１は、樹脂成型品等により形成され絶縁性が高く、フランジ付き円筒状に形成されている。下方側軸受ホルダ３１は、軸方向上方側から順に、筒状部３１ａと、外フランジ部３１ｂと、突起および内径方向突起としての環状突起３７を備えている。

筒状部３１ａは、上方が内径方向に延びる段付き円筒状に形成されている。下方側軸受ホルダ３１における内径側には、軸方向上方側から順に、中径孔部３１ｃと、小径孔部３１ｄと、大径孔部３１ｅが形成されている。

中径孔部３１ｃは、軸方向上方に開放されている。小径孔部３１ｄは、環状突起３７の内径側の部位であり、中径孔部３１ｃに連通しており、中径孔部３１ｃよりも小径である。大径孔部３１ｅは、小径孔部３１ｄに連通し、かつ下方に開放されており、中径孔部３１ｃよりも大径である。

外フランジ部３１ｂは、筒状部３１ａの下端に略直交して外径方向に延びる円環状かつ平板状に形成されている。

図３に示されるように、環状突起３７は、底部３７ａと、内径側筒状部３７ｂと、を備えている。環状突起３７には、軸方向上方側、すなわち鉛直方向上方に開放された環状の凹みとしての環状凹み３８が形成されている。

底部３７ａは、中径孔部３１ｃの内周面に略直交して内径方向に延びる円環状かつ平板状に形成されている。内径側筒状部３７ｂは、底部３７ａの内径端に略直交して軸方向上方側に延びる円筒状に形成されている。

大径孔部３１ｅには、軸受３３が内嵌されている。また、後述するように軸受３３の外輪３３ｃは大径孔部３１ｅの上端面に当接している。

下方側軸受ホルダ３１は、その筒状部３１ａが、外周電極３０における中径孔部３０ｅに内嵌されて固定されている。また、下方側軸受ホルダ３１は、その外フランジ部３１ｂが外周電極３０の下端縁に当接し、位置規制がなされている。これにより、軸受３３の外輪３３ｃは位置決めがなされている。

上方側軸受ホルダ３２は、樹脂成型品等により形成され絶縁性が高く、上方が内径方向に延びる段付き円筒状に形成されている。

上方側軸受ホルダ３２における中径孔部３２ａには、軸受３４が内嵌されている。なお、軸受３３，３４は、同一形状であるため、以降の説明において特に断らない限り、軸受３３について説明し、軸受３４の説明は省略する。

上方側軸受ホルダ３２における大径孔部３２ｃには、外周電極３０が内嵌されている。また、上方側軸受ホルダ３２における環状凹部３２ｄには、外周電極３０における筒状部３０ａの上端が嵌入されている。これらにより、外周電極３０は、上方側軸受ホルダ３２に対する径方向および軸方向の位置決めがなされている。

また、上方側軸受ホルダ３２における上端部には、軸方向上方側に開放され、軸方向下方側に凹設されている環状の溝３２ｅが形成されている。この溝３２ｅによって、上方側軸受ホルダ３２の沿面距離が長くなっている。

図３に示されるように、軸受３３は、内輪３３ａと、複数のボール３３ｂと、外輪３３ｃと、シールド要素としてのリップシール３３ｄ，３３ｅと、から構成されているシールド付軸受である。すなわち、軸受３３は、鉛直方向上方および鉛直方向下方にシールド要素としてのリップシール３３ｄ，３３ｅが設けられたシールド付軸受である。

リップシール３３ｄ，３３ｅは、環状に構成されており、その一端が内輪３３ａに固定され、外輪３３ｃにリップ部が摺接するものである。これにより、内輪３３ａ、ボール３３ｂ、外輪３３ｃの転動箇所に夾雑物が侵入しにくくなっている。

軸受３３詳しくはその内輪３３ａには、内周電極２０における下軸２０ｅが挿嵌されている。また、内輪３３ａの上端は、小径胴２０ｄにおける下端面に当接している。

軸受３４には、内周電極２０における上軸２０ａが挿入されている。

これら軸受３３，３４により、内周電極２０は、静止側要素３に回動可能に軸支されている。

図１に戻って、ハウジング３５は、絶縁性であって、段付き円筒状に形成されている。また、カバー３６は、絶縁性であって、薄板状に形成されている。

ハウジング３５には上方側軸受ホルダ３２が内嵌されている。ハウジング３５の連通孔に挿入されたボルトが、上方側軸受ホルダ３２における上端部の雌ネジに螺合されることで、外周電極３０および上方側軸受ホルダ３２は一体に組付けられている。

また、ハウジング３５おける筒状部の下端には、カバー３６がボルトにより固定されている。

コネクタ３９は、ハウジング３５の側壁に固定されている。外周電極３０とコネクタ３９は電線により通電可能に接続されている。コネクタ３９には図示しない外部電源から電力が供給可能となっている。

次に、集電要素４について説明する。図１，図２に示されるように、集電要素４は、６つのローラ集電子４０（図２参照）と、集電子ホルダ４１と、によって構成されている。なお、図２では、環状溝２０ｆ，３０ｆにハッチングを付加している。

ローラ集電子４０は、金属等により形成され、導電性が高く、弾性変形可能であり、軸方向両端から軸方向中心に向かって拡径している外観が樽状の筒状に形成されている。また、その外周面には、導電性の高い例えば銀等によるメッキが施されている。

集電子ホルダ４１は、上方側板材４１ａと、６つのピン４１ｂと、下方側板材４１ｃから構成されている。上方側板材４１ａおよび下方側板材４１ｃは、環状かつ薄板状に形成されている。

ピン４１ｂは、導電性が高く、弾性変形可能である。６つのピン４１ｂは６等配されて（図２参照）、それぞれの上端が上方側板材４１ａに固定されている。

集電要素４は、内周電極２０における環状溝２０ｆに６つのローラ集電子４０を配置し、軸方向上方側より６つのピン４１ｂが対応するローラ集電子４０に挿通され、ピン４１ｂの下端が対応する下方側板材４１ｃの連通孔に圧入されることで組立てられている。

また、集電要素４は、内周電極２０が外周電極３０の内径側に挿入されるにあたって、集電子ホルダ４１およびピン４１ｂが弾性変形されながら、外周電極３０における環状溝３０ｆに圧入される。なお、組み立て方法は適宜変更可能であり、例えば、外周電極３０に各ローラ集電子４０に位置合わせされた軸方向に延びる導入溝が形成されており、この導入溝に沿ってローラ集電子４０を挿通させることで、環状溝３０ｆにローラ集電子４０を挿入するようにしてもよい。

また、内周電極２０における環状溝２０ｆと外周電極３０における環状溝３０ｆとの間の隙間において、軸方向各位置における径方向寸法は、ローラ集電子４０の同位置における径方向寸法よりもわずかに短寸となっている。

これにより、内周電極２０における環状溝２０ｆと外周電極３０における環状溝３０ｆとによって挟圧されて弾性変形しているローラ集電子４０は、内周電極２０における環状溝２０ｆと外周電極３０における環状溝３０ｆとは線接触ではなく面接触するようになっている。このことから、使用時に、内周電極２０、ローラ集電子４０、外周電極３０が確実に電気的接触する。

図３に示されるように、回動側要素２と静止側要素３との間には、ローラ集電子４０から下方の軸受３３まで連通する通路５が形成されている。

通路５は、ローラ集電子４０側から順に、上側軸方向部５０、上側径方向部５１、中側軸方向部５２、下側径方向部５３、下側軸方向部５４から構成されている。また、通路５は、上側軸方向部５０および上側径方向部５１、上側径方向部５１および中側軸方向部５２、中側軸方向部５２および下側径方向部５３、下側径方向部５３および下側軸方向部５４がそれぞれ略直交することにより複数の曲げ部が形成されている。すなわち、通路５は、複数の曲げ部によってジグザグ形状に形成されている。

詳しくは、上側軸方向部５０は、内周電極２０における大径胴２０ｂの外周面と、この外周面に対して略平行かつ径方向に離間して配置されている集電子ホルダ４１における下方側板材４１ｃの内周面によって主に画成されている。これにより、上側軸方向部５０は、軸方向上方側に位置するローラ集電子４０側に開放されており、軸方向下方側に延びている。

上側径方向部５１は、内周電極２０における大径胴２０ｂの下端面と、この下端面に対して略平行かつ軸方向に離間して配置されている外周電極３０における内フランジ部３０ｋの上端面によって画成されている。これにより、上側径方向部５１は、上側軸方向部５０の下端に連通しており、当該下端に略直交して径方向内径側に延びている。

すなわち、上側軸方向部５０および上側径方向部５１が直交することにより形成される通路５の曲げ部は、外周電極３０における筒状部３０ａから内径方向に延びる突起である内フランジ部３０ｋにより形成されている。

中側軸方向部５２は、内周電極２０における中径胴２０ｃの外周面と、この外周面に対して略平行かつ径方向に離間して配置されている外周電極３０における小径孔部３０ｄの内周面、および下方側軸受ホルダ３１における中径孔部３１ｃの内周面によって主に画成されている。これら小径孔部３０ｄの内周面、および中径孔部３１ｃの内周面は、同一直線状に配置されている。これにより、中側軸方向部５２は、上側径方向部５１の内径端に連通しており、当該内径端に略直交して軸方向下方側に延びている。

また、中側軸方向部５２は、その延伸方向に配置されている環状凹み３８に連通している。

下側径方向部５３は、内周電極２０における中径胴２０ｃの下端面と、この下端面に対して略平行かつ軸方向に離間して配置されている環状突起３７における内径側筒状部３７ｂの上端面によって画成されている。これにより、上側径方向部５１は、中側軸方向部５２の下端に連通しており、当該下端に略直交して径方向内径側に延びている。

すなわち、中側軸方向部５２および下側径方向部５３が直交することにより形成される通路５の曲げ部は、下方側軸受ホルダ３１における筒状部３１ａから内径方向に延びる突起である環状突起３７により形成されている。

下側軸方向部５４は、内周電極２０における小径胴２０ｄの外周面と、この外周面に対して略平行かつ径方向に離間して配置されている環状突起３７における内径側筒状部３７ｂの内周面によって主に画成されている。これにより、下側径方向部５３の内径端に連通しており、当該内径端に略直交して軸方向下方側に延びて、軸方向下方側に位置する軸受３３側に開放されている。

以上説明してきたように構成されている本実施例のロータリコネクタ１は、半導体製造機における回動軸に従動することで内周電極２０が外周電極３０に対して相対回動する。

また、この回動において、各ローラ集電子４０は、内周電極２０における大径胴２０ｂの外周面に対して相対的に転動しながら、内周電極２０を軸に、集電子ホルダ４１と共に公転する。

このとき、各ローラ集電子４０は、外周電極３０における大径孔部３０ｃの内周面に対しても相対的に転動する。

これにより、内周電極２０が外周電極３０に対して相対回動している状態において、各ローラ集電子４０は通電可能な領域を確保している。そのため、ロータリコネクタ１は、外部電源から供給された電気を半導体製造機における回動軸に導電させることができる。

また、各ローラ集電子４０は、外観が樽状である。そして、環状溝２０ｆ，３０ｆは、ローラ集電子４０の外周面に沿うように形成されている。これらにより、ローラ集電子４０が軸方向上方側に移動しようとしても、環状溝２０ｆ，３０ｆを画成している周面にその移動が規制される。

さらに、内周電極２０が外周電極３０の軸心に対して相対的に傾動しようとした場合に、ローラ集電子４０は、環状溝２０ｆ，３０ｆを画成している周面に追従しやすくなっている。

そのため、ロータリコネクタ１では、ローラ集電子４０と環状溝２０ｆ，３０ｆを画成している周面との接触領域が変化しにくい。これにより、ロータリコネクタ１では、外部電源から供給された半導体製造機における回動軸に導電される電気の量を略一定に保ちやすくなっている。

また、各ローラ集電子４０は、導電性の高いピン４１ｂによって回動可能に軸支されている。これにより、ローラ集電子４０による許容電流値に、ピン４１ｂによる許容電流値が加わるため、導電可能な電気の最大量は高められている。

また、集電子ホルダ４１によって保持されている各ローラ集電子４０は、相対的に周方向に近接することが規制されている。すなわち、集電子ホルダ４１は、ローラ集電子４０同士の接触により破損が生じることを防止している。

また、軸受３３は、金属製であって導電性である、一方、軸受ホルダ３１，３２は、絶縁性である。そのため、軸受ホルダ３１，３２は、内周電極２０より軸受３３に導電された電気が漏電することを防止することができる。

また、ロータリコネクタ１は、絶縁性の高いハウジング３５およびカバー３６によってケーシングされている。そのため、ロータリコネクタ１は、意図しない漏電、接触による感電等が防止されている。

各ローラ集電子４０が遊星運動するにあたって、摩擦、経年劣化等により、摩耗粉、メッキの剥離粉等の夾雑物が発生する。夾雑物は、重力に従って降下し、通路５に入り込む場合がある。

通路５は、上述したように、上側軸方向部５０および上側径方向部５１、上側径方向部５１および中側軸方向部５２、中側軸方向部５２および下側径方向部５３、下側径方向部５３および下側軸方向部５４がそれぞれ略直交することにより複数の曲げ部が形成されることによってジグザグ形状に形成されている。

より詳しくは、上側軸方向部５０および上側径方向部５１が略直交することにより形成される曲げ部は、ローラ集電子４０の鉛直方向下側に設けられており、夾雑物が重力に従って降下し鉛直方向下方に向かって直線状に移動することを防止している。また、中側軸方向部５２および下側径方向部５３が略直交することにより形成される曲げ部も、ローラ集電子４０の鉛直方向下側に設けられており、夾雑物が重力に従って降下し鉛直方向下方に向かって直線状に移動することを防止している。ここで、明細書において、ローラ集電子４０の鉛直方向下側は、下方であればよく直下に限らない。これにより、通路が直線状に形成されている構成と比較して、夾雑物は軸受３３に到達しにくくなっている。このように、通路５は、複数の曲げ部によってジグザグ形状に形成されることにより、夾雑物の移動を抑制している。

また、通路５は、幅狭であるから夾雑物は軸受３３に向けて移動しにくくなっている。なお、移動を阻止する観点から、幅狭の程度は、通路５の延在方向（すなわち夾雑物が軸受３３に向かう方向）に直交する長さが軸受の径方向の半分以下、好ましくはボール３３ｂの直径以下であるとよい。また、本実施例では、通路５を構成する上側軸方向部５０、上側径方向部５１、中側軸方向部５２、下側径方向部５３、下側軸方向部５４は全て幅狭であるが、一部が幅狭であってもよい。

また、上側軸方向部５０に導かれながら降下してきた夾雑物は、外周電極３０における内フランジ部３０ｋに落下する。すなわち、上側軸方向部５０および上側径方向部５１が略直交することにより形成される曲げ部において、内径方向に延びている内フランジ部３０ｋの上端面に夾雑物が落下してトラップされるため、通路５における夾雑物の移動を規制することができる。

また、上側径方向部５１を通過し、中側軸方向部５２に導かれながら降下してきた夾雑物は、下方側軸受ホルダ３１における環状突起３７に形成される環状凹み３８に落下する。すなわち、中側軸方向部５２および下側径方向部５３が略直交することにより形成される曲げ部において、内径方向に延びている環状突起３７に形成される環状凹み３８に夾雑物が落下してトラップされるため、通路５における夾雑物の移動を規制することができる。さらに、環状突起３７は軸受３３の上方に庇状に配置されているため、夾雑物が軸受３３に向かって直線状に移動することを防止している。なお、環状突起３７には、環状凹み３８が形成されていなくてもよく、この場合、曲げ部において、内径方向に延びている環状突起３７の平坦な上端面に夾雑物が落下してトラップされる。

これらのように、夾雑物は、通路５に形成される各曲げ部によりトラップされることによってローラ集電子４０から軸受３３側に進入することが抑止される。これにより、軸受３３は、夾雑物を噛み込みにくくなる。そのため、ロータリコネクタ１は、長期間に亘って安定して機能することができる。

また、本実施例のロータリコネクタ１は縦置きであり、ローラ集電子４０の鉛直方向下側において曲げ部が設けられているため、重力に従って降下した夾雑物が曲げ部によりトラップされることによって軸受に向かって直線状に移動することを防ぐことができる。

また、通路５に形成される曲げ部は、内径方向に延びる内フランジ部３０ｋおよび環状突起３７により形成されているため、夾雑物が軸受３３に向かって直線状に移動することを防ぐことができる。また、通路５は、複数の曲げ部が形成されることにより、通路５がジグザグに延びて形成されるため、夾雑物が軸受３３に到達しにくい。

また、通路５に形成される曲げ部において、環状突起３７に形成される環状凹み３８は、軸方向上方に開放されている溝状に形成されている。そのため、環状凹み３８は、トラップした夾雑物を保持する能力が高い。

また、環状に形成されている環状凹み３８は、周方向のいずれの位置であっても落下する夾雑物をトラップすることができる。そのため、環状凹み３８は、夾雑物をトラップする効率が高い。

また、静止部材である下方側軸受ホルダ３１に形成されている環状凹み３８は、内周電極２０の回動力が作用しない。これにより、環状凹み３８によってトラップされた夾雑物には、内周電極２０の回動力が作用しない。そのため、環状凹み３８は、夾雑物を確実に保持できる。

また、シールド付軸受である軸受３３は、通路５をすり抜けた夾雑物を噛み込みにくい。そのため、ロータリコネクタ１は、より長期間に亘って安定して機能することができる。

なお、内周電極２０において、大径胴２０ｂと小径胴２０ｄとが連続している、言い換えれば、中径胴２０ｃが小径胴２０ｄと同径に形成される場合であっても、通路５には環状突起３７によって曲げ部が形成されることにより、夾雑物が重力に従って降下し鉛直方向下方に向かって直線状に移動することを防止できる。

次に、実施例２に係るロータリコネクタにつき、図４を参照して説明する。なお、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図４に示されるように、内周電極１２０には、外径側が下方に延びる突起部材２３と、内径側が下方に延びる押し部材２４と、が固定されている。

突起部材２３は、フランジ付き円筒状に形成され、環状凹み３８に向けて延びる突部としての筒状部２３ａと、突起および外径方向突起としての内フランジ部２３ｂと、を備えている。筒状部２３ａは、軸方向に延びる円筒状に形成されている。内フランジ部２３ｂは、筒状部２３ａの上端に略直交して内径方向に延びる円環状かつ平板状に形成されている。

突起部材２３は、内周電極１２０における小径胴１２０ｄの外周面に外嵌されている。また、突起部材２３は、内フランジ部２３ｂの上端面が内周電極１２０における中径胴１２０ｃの下端面に当接している。さらに、内フランジ部２３ｂの下端面は、小径胴１２０ｄの下端面と略同一平面状に配置されている。すなわち、突起部材２３における内フランジ部２３ｂは、内周電極１２０における小径胴１２０ｄから外径方向に延びており、内フランジ部２３ｂの外径端部が中径胴１２０ｃの外周面よりも外径方向に突出している。すなわち、内フランジ部２３ｂの外径端部が内周電極１２０から外径方向に延びる突起を構成している。

押し部材２４は、フランジ付き円筒状に形成され、筒状部２４ａと、外フランジ部２４ｂと、を備えている。筒状部２４ａは、軸方向に延びる円筒状に形成されている。外フランジ部２４ｂは、筒状部２４ａの上端に略直交して外径方向に延びる円環状かつ平板状に形成されている。

押し部材２４は、内周電極１２０における下軸１２０ｅの外周面に外嵌されている。また、押し部材２４は、外フランジ部２４ｂの上端面が内周電極１２０における小径胴１２０ｄの下端面、および突起部材２３における内フランジ部２３ｂの下端面に跨って当接している。

また、押し部材２４は、筒状部２４ａの下端縁が軸受３３における内輪３３ａに当接し、軸受３３の位置を規制している。

ここで、突起部材２３は、その筒状部２３ａの下端部、より詳しくは筒状部２３ａにおける軸方向中央から下端縁までが、環状凹み３８に挿入されている。

これにより、突起部材２３は、環状凹み３８の軸方向上方に庇状に配置されている。そのため、突起部材２３は、夾雑物が軸受３３に向かって直線状に移動することを防ぐばかりでなく、環状凹み３８に夾雑物を誘導しやすい。

さらに詳しくは、筒状部２３ａにおける内周面は、環状突起３７における内径側筒状部３７ｂの内周面と略平行かつ径方向に離間して配置されている。筒状部２３ａにおける下端面は、環状突起３７における底部３７ａの上端面に対して離間して配置されている。筒状部２３ａにおける外周面は、下方側軸受ホルダ３１における中径孔部３１ｃの内周面と略平行かつ径方向に離間して配置されている。すなわち、突起部材２３における筒状部２３ａと環状突起３７に形成される環状凹み３８により、ラビリンス構造を構成している。

これにより、通路５に形成される曲げ部において、外径方向に延びている突起部材２３における内フランジ部２３ｂと、内径方向に延びている環状突起３７に形成される環状凹み３８に夾雑物が落下してトラップされるため、通路５における夾雑物の移動を規制することができる。また、外径方向に延びている内フランジ部２３ｂと、内径方向に延びている環状突起３７が鉛直方向に重畳して複数の曲げ部を形成することにより通路５がジグザグに延びて形成されるため、夾雑物が軸受に到達しにくい。

さらに、内フランジ部２３ｂから下方に延びる筒状部２３ａの下端部が環状突起３７に形成される環状凹み３８に入り込むことによってラビリンス構造を構成することにより、軸受３３側への夾雑物の移動をより効果的に防ぐことができる。

次に、実施例３に係るロータリコネクタにつき、図５を参照して説明する。なお、前記実施例１，２に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示されるように、内周電極２２０は、大径胴２２０ｂと、小径胴２２０ｄとが連続している。また、小径胴２２０ｄには、その外周面から外径方向に突出する断面横向きＴ字状かつ環状の環状突起２５が形成されている。

環状突起２５は、突起および外径方向突起としての環状板部２５ａと、環状凹み３８に向けて延びる突部としての筒状部２５ｂを備えている。環状板部２５ａは、小径胴２２０ｄの外周面に略直交して外径方向に延びている。筒状部２５ｂは、環状板部２５ａの外径端に略直交して、軸方向上方および下方に延びている。

環状突起２５は、環状凹み３８の軸方向上方に庇状に配置されている。筒状部２５ｂは、環状突起３７に形成される環状凹み３８と共にラビリンス構造を構成している。

これにより、本実施例においては、環状突起２５における環状板部２５ａが環状突起３７により、通路５に複数の曲げ部が形成されることにより、通路５がジグザグに延びて形成されるため、夾雑物が軸受３３に到達しにくい。

さらに、環状板部２５ａから下方に延びる筒状部２５ｂの下端部が環状突起３７に形成される環状凹み３８に入り込むことによってラビリンス構造を構成することにより、軸受３３側への夾雑物の移動をより効果的に防ぐことができる。

また、環状突起２５の上方には、筒状部２５ｂの上端部と、小径胴２２０ｄの外周面とにより、軸方向上方側に開放された環状の凹みとしての環状凹み２６が形成されている。このように、静止側要素３における環状凹み３８ばかりでなく、回動側要素２における環状凹み２６によっても夾雑物をトラップすることができる。

また、環状凹み２６は、環状突起２５と外周電極３０との間における通路５よりも、径方向長さが長く、夾雑物は環状凹み２６に流入しやすくなっている。

次に、実施例４に係るロータリコネクタにつき、図６を参照して説明する。なお、前記実施例１～３に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図６に示されるように、内周電極３２０における小径胴３２０ｄには、その外周面に略直交して外径方向に突出する突起および外径方向突起としての環状突起２７が形成されている。環状突起２７は、環状突起３７に形成される環状凹み３８の軸方向上方に庇状に配置されている。

これにより、本実施例においては、環状突起２７と環状突起３７により、通路５に複数の曲げ部が形成されることにより、通路５がジグザグに延びて形成されるため、夾雑物が軸受３３に到達しにくい。

また、環状突起２７は、大径胴２２０ｂにおける下端面、小径胴３２０ｄにおける外周面と共に、径方向環状凹部２８を画成している。このように、静止側要素３における環状凹み３８ばかりでなく、回動側要素２における径方向環状凹部２８、詳しくは環状突起２７の上端面によっても夾雑物をトラップすることができる。また、径方向環状凹部２８は、環状突起２７と外周電極３０との間における通路５よりも、径方向長さが長く、夾雑物は環状突起２７の上端面によってトラップされやすくなっている。

次に、実施例５に係るロータリコネクタにつき、図７を参照して説明する。なお、前記実施例１～４に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図７に示されるように、内周電極４２０における小径胴４２０ｄには、その外周面から径方向に突出する突起および外径方向突起としての断面横向きＬ字状の環状突起２９が形成されている。

環状突起２９は、環状板部２９ａと、筒状部２９ｂを備えている。環状板部２９ａは、小径胴４２０ｄの外周面に略直交して外径方向に延びている。筒状部２９ｂは、環状板部２５ａの外径端に略直交して軸方向上方に延びている。

これにより、環状突起２９は、環状凹み３８の軸方向上方に庇状に配置されている。また、環状突起２９は、小径胴４２０ｄの外周面と共に環状凹み４２６を構成している。

これら前記実施例２～５で説明した突起は、内周電極とは別体であってもよく、内周電極と一体であってもよい。

次に、実施例６に係るロータリコネクタにつき、図８を参照して説明する。なお、前記実施例１～５に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図８に示されるように、外周電極５３０は、内フランジ部３０ｋを備えていない点で前記実施例１～５と異なる。すなわち、外周電極５３０における内径側においては、大径孔部５３０ｃと、中径孔部５３０ｅとが連続している。また、外周電極５３０における大径孔部５３０ｃよりも下方側における軸方向寸法が前記実施例１～５のものよりも短寸となっている。

下方側軸受ホルダ５３１は、フランジ付き円筒状に形成されている。下方側軸受ホルダ５３１は、筒状部５３１ａと、外フランジ部５３１ｂと、突起および内径方向突起としての環状突起５３７を備えている。

内周電極５２０は、大径胴５２０ｂと、下軸５２０ｅとが連続しており、大径胴５２０ｂよりも下方側における軸方向寸法が前記実施例１～５のものよりも短寸となっている。また、内周電極５２０には、突起部材５２３が固定されている。

突起部材５２３は、フランジ付き円筒状に形成され、筒状部５２３ａと、突起および外径方向突起としての外フランジ部５２３ｂと、を備えている。筒状部５２３ａは、軸方向に延びる円筒状に形成されている。外フランジ部５２３ｂは、筒状部５２３ａの上端に略直交して外径方向に延びる円環状かつ平板状に形成されている。

突起部材５２３は、内周電極５２０における下軸５２０ｅの外周面に外嵌された状態で、外フランジ部５２３ｂの外径端部が大径胴５２０ｂの外周面よりも外径方向に突出している。すなわち、外フランジ部５２３ｂの外径端部が内周電極５２０から外径方向に延びる突起を構成している。

さらに詳しくは、外フランジ部５２３ｂは、下方側軸受ホルダ５３１における突起および内径方向突起としての環状突起５３７の上端面に対して軸方向に離間して略平行に延びている。また、外フランジ部５２３ｂの外径端縁は、外周電極５３０における中径孔部５３０ｅの内周面に対して径方向に離間して配置されている。

また、突起部材５２３は、軸受３３の上端面と共に、径方向環状凹部５２８を画成している。径方向環状凹部５２８内には、下方側軸受ホルダ５３１の環状突起５３７が挿入された状態で配置され、環状突起５３７の内径端縁は、突起部材５２３における筒状部５２３ａの外周面に対して径方向に離間して配置されている。すなわち、突起部材５２３および下方側軸受ホルダ５３１の環状突起５３７は、ラビリンス構造を構成している。

これにより、本実施例においては、突起部材５２３における外フランジ部５２３ｂと環状突起５３７により、通路５に複数の曲げ部が形成されることにより、通路５がジグザグに延びて形成されるため、夾雑物が軸受３３に到達しにくい。

さらに、環状突起５３７は軸受３３の上方に庇状に配置されているため、夾雑物が軸受３３に向かって直線状に移動することを防止している。

また、内周電極５２０から外径方向に延びる突起部材５２３における外フランジ部５２３ｂと、下方側軸受ホルダ５３１から内径方向に延びる環状突起５３７により簡素な構造で複数の曲げ部を形成することができるため、ローラ集電子４０から下方の軸受３３まで連通する通路５が軸方向に小さい場合でも曲げ部を構成することができる。

また、突起部材５２３は、内周電極５２０と別体であることにより、突起部材５２３を内周電極とは異なる材料で形成することができ、例えば夾雑物を吸着させやすい素材を選択することにより、外フランジ部５２３ｂの外径端部によって夾雑物をトラップさせやすくして、軸受３３側への夾雑物の移動をより効果的に防ぐことができる。

なお、本実施例で説明した突起は、内周電極とは別体の突起部材により構成されるものに限らず、内周電極と一体に形成することにより製造を容易にしてもよい。

また、外フランジ部５２３ｂの上端面や下方側軸受ホルダ５３１の上端面に軸方向上方に開放された環状凹みを形成することにより、当該環状凹みによって夾雑物をトラップできるようにしてもよい。

以上、本発明の実施例１～６を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例１～６に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例１～６では、内周電極、外周電極は、ハウジングおよびカバーにケーシングされている構成として説明したが、これに限らず、露出していてもよい。

また、前記実施例１～６では、ローラ集電子は樽状である構成として説明したが、これに限らず、円筒状であってもよく、軸方向両端から軸方向中央に向かって縮径している形状であってもよく、その形状は適宜変更されてもよい。これに応じて、ローラ集電子が配置される環状溝の形状についても、適宜変更されてもよい。さらに、環状溝は、ローラ集電子に沿った形状でなくてもよい。

また、前記実施例１～６では、ホルダのピンは、導電性の高い材料から形成されている構成として説明したが、これに限らず、絶縁性の高い材料から形成されていてもよい。

また、前記実施例１～６では、ホルダのピンは、弾性変形可能として説明したが、これに限らず、剛体であってもよい。このような構成であれば、ピンを細くすることで、ピンとローラ集電子との接触面積を小さくすることができる。

また、前記実施例１～６では、凹みは、環状である構成として説明したが、これに限らず、環状に連続していない凹みが一つまたは複数形成されていてもよい。

また、前記実施例１～６では、静止側要素において環状凹部は、一つだけ形成されている構成として説明したが、これに限らず、凹みは、径方向に離間して複数形成されていてもよい。これは、回動側要素についても同様である。

また、前記実施例１～６では、静止側要素において環状突起および環状凹部は、下方側軸受ホルダに形成されている構成として説明したが、静止側要素であれば他の要素例えば外周電極に形成されていてもよい。

また、前記実施例１～６では、内周電極、外周電極、ローラ集電子には、それぞれメッキが施されている構成として説明したが、これに限らず、導電性の高い材料で形成されていればよく、メッキが施されていなくてもよい。

また、前記実施例１～６では、軸受は上下それぞれにリップシールが配置されている構成として説明したが、これに限らず、少なくとも上方側にあればよく、下方側のリップシールは省略してもよい。

１ ロータリコネクタ
２ 回動側要素
３ 静止側要素
４ 集電要素
５ 通路
２０ 内周電極
２３ 突起部材
２３ａ 筒状部（突部）
２３ｂ 内フランジ部（突起，外径方向突起）
２４ 押し部材
２５ 環状突起
２５ａ 環状板部（突起，外径方向突起）
２５ｂ 筒状部（突部）
２６ 環状凹み（凹み）
２７ 環状突起（突起，外径方向突起）
２８ 径方向環状凹部
２９ 環状突起（突起，外径方向突起）
３０ 外周電極
３０ｋ 内フランジ部（突起，内径方向突起）
３１ 下方側軸受ホルダ
３３ 軸受（シールド付軸受）
３７ 環状突起（突起，内径方向突起）
３８ 環状凹み（凹み）
４０ ローラ集電子
５０ 上側軸方向部（曲げ部）
５１ 上側径方向部（曲げ部）
５２ 中側軸方向部（曲げ部）
５３ 下側径方向部（曲げ部）
５４ 下側軸方向部（曲げ部）
１２０ 内周電極
２２０ 内周電極
２２０ｂ 大径胴
２２０ｄ 小径胴
３２０ 内周電極
４２０ 内周電極
４２６ 環状凹み（凹み）
５２０ 内周電極
５２３ 突起部材
５２３ｂ 外フランジ部（突起，外径方向突起）
５２８ 径方向環状凹部
５３７ 環状突起（突起，内径方向突起）

Claims (10)

1. 外周電極と、前記外周電極に挿通され回動可能に配置された内周電極と、前記外周電極と前記内周電極の間を遊星運動可能に配置された複数のローラ集電子と、前記内周電極を回動可能に軸支する軸受と、前記軸受を保持する軸受ホルダとを備えたロータリコネクタであって、
   前記内周電極と前記ローラ集電子との接触部から前記軸受まで延びる通路に曲げ部があるロータリコネクタ。
2. 前記ロータリコネクタは縦置きであり、前記ローラ集電子の鉛直方向下側において前記曲げ部が設けられている請求項１に記載のロータリコネクタ。
3. 前記軸受は、少なくとも鉛直方向上方にシールド要素が設けられたシールド付軸受である請求項２に記載のロータリコネクタ。
4. 前記曲げ部は、径方向に延びる突起により形成されている請求項２に記載のロータリコネクタ。
5. 前記突起は、内径方向突起と外径方向突起を有しており、
   前記内径方向突起と前記外径方向突起は、鉛直方向に重畳している請求項４に記載のロータリコネクタ。
6. 前記曲げ部は、鉛直方向上方に開放された凹みを備えている請求項４または５に記載のロータリコネクタ。
7. 前記凹みは、環状である請求項６に記載のロータリコネクタ。
8. 前記凹みは、前記軸受ホルダに形成されている請求項７に記載のロータリコネクタ。
9. 前記凹みに向けて延びる突部をさらに備えている請求項８に記載のロータリコネクタ。
10. 前記突部は、前記凹みに一部が入りこんでいる請求項９に記載のロータリコネクタ。

Images