JP3858026B2 - ロータリジョイント - Google Patents

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、固定体と回転体との間で電気信号を安定して授受す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用、信号用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、例えば特許文献１に示されるように、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。
特開平１０―２２３３４６号公報

しかし、上記提案のものでは、複数の異なる電気信号を固定体及び回転体間で授受するために固定側及び回転側電極をそれぞれ複数並べて配置した場合、電極で滑り摩擦が発生して固定体及び回転体間で電気信号を安定して伝達するのが困難になるという問題がある。

また、電極間で転動体を転動させて電気信号を伝達するので、転動体の滑りは生じ難くなるものの、その転動による摩耗粉が発生するのは避けられず、長期間の使用経過により、この摩耗粉が導通面に堆積したときには、やはり電気信号の安定した伝達が困難になる。

さらには、このような転動体の転動による電気信号の安定した伝達を確保するには、転動体の接触抵抗を可及的に低減することが望ましい。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、上記ロータリジョイントにおける電気信号スリップリングの構造を改良することで、その固定体及び回転体の間で複数の異なる電気信号を授受する場合であっても、その電気信号を安定して伝達できるようにすることにある。

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、この固定体に回転可能に支持されて連結された回転体と、これら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として、一端が固定体にエアブロー孔にて開口する一方、他端が回転体にエアブロー孔にて開口し、中間部が上記電気信号スリップリングに連通するエアブロー通路を設け、上記固定体及び回転体を相対回転させながら、上記エアブロー通路に対し、固定体側又は回転体側の一方のエアブロー孔に吹き込まれたエアが他方のエアブロー孔から排出されるエアブローと、上記他方のエアブロー孔に吹き込まれたエアが上記一方のエアブロー孔から排出されるエアブローとが交互に行われるように構成する。

上記の構成によると、電気信号スリップリングに電極等の摩耗による摩耗粉が発生したとしても、エアブロー通路に対しその両端部の双方から交互にエアブローを行うことにより、そのエア流によって摩耗粉をエアと共に他方の端部に吹き出させることができ、摩耗粉を容易に除去して、電極間の電気信号を長期間に亘り安定して伝達させることができる。

請求項２の発明では、電気信号スリップリングは、固定体の軸心と同心状にかつ軸方向に並んで配置された複数枚のリング板状の固定側電極と、回転体の軸心と同心状にかつ軸方向に並んで配置された複数枚のリング板状の回転側電極とを備え、上記複数枚の固定側電極又は複数枚の回転側電極のいずれか一方のうち、電気信号スリップリングの軸方向端部に位置する１対の電極は端部電極とされ、これら端部電極を除く、複数枚の固定側電極及び回転側電極は、それぞれ軸方向に隣り合う１対の電極同士で組をなすように分けられ、
上記組をなす１対の固定側電極を、該１対の固定側電極間にリング状の固定側絶縁層を介して積層配置してなる固定側電極積層体と、上記組をなす１対の回転側電極を、該１対の回転側電極間にリング状の回転側絶縁層を介して積層配置してなる回転側電極積層体とが設けられており、上記固定側及び回転側電極積層体は、上記端部電極間に軸方向に交互に並んで配置され、上記端部電極と該端部電極に軸方向に対向する、電極積層体の電極との間、並びに軸方向に隣り合う電極積層体の軸方向に対向する両電極間に、回転体の固定体に対する相対回転により両電極上を転動して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ものとする。

このことで、端部電極を除く、複数枚の固定側電極のうちの組をなす１対と固定側絶縁層とにより固定側電極積層体が、また複数枚の回転側電極のうちの組をなす１対と回転側絶縁層とにより回転側電極積層体がそれぞれ形成され、これら電極積層体が電気信号スリップリングの軸方向端部に位置する１対の端部電極間に交互に配置されて、端部電極の各々と電極積層体の電極との間、並びに軸方向に隣り合う電極積層体の軸方向に対向する両電極間に複数の転動体が配置されているので、固定体及び回転体の間で複数の異なる電気信号を授受する構造でありながら、固定側電極とそれに信号を授受する回転側電極との間に転動体が介在されて、両電極は複数の転動体を転動させながら相対移動するようになり、電極の滑りを可及的に抑制して、固定側電極と回転側電極との間の電気信号の授受を安定して行うことができる。

請求項３の発明では、上記エアブロー通路は、電気信号スリップリングに接続する電線を挿通させるための電線挿通孔を含むものとする。こうすると、既存の電線挿通孔を利用して電気信号スリップリングをエアブローでき、構造を簡単にすることができる。

以上説明したように、請求項１の発明によると、両端がそれぞれ固定体及び回転体に開口し、中間部が電気信号スリップリングに連通するエアブロー通路を設けたことにより、電気信号スリップリングに摩耗粉が発生したとしても、エアブロー通路に対する両端部の双方からの交互のエアブローのエア流により摩耗粉をエアと共に吹き出させて容易に除去することができ、電極間の電気信号を長期間に亘り安定して伝達させることができる。

請求項２の発明によれば、電気信号スリップリングとして、固定体の軸心と同心状にかつ軸方向に並んで配置された複数枚のリング板状の固定側電極又は回転体の軸心と同心状にかつ軸方向に並んで配置された複数枚のリング板状の回転側電極のうち、電気信号スリップリングの軸方向端部に位置する１対の電極を端部電極とし、残りの固定側電極のうちの軸方向に隣り合う組の１対を、両電極間にリング状の固定側絶縁層を介して積層配置して固定側電極積層体を設ける一方、残りの回転側電極のうちの軸方向に隣り合う組の１対を、両電極間にリング状の回転側絶縁層を介して積層配置して回転側電極積層体を設け、これら固定側及び回転側電極積層体を端部電極間に軸方向に交互に並んで配置し、端部電極とそれに軸方向に対向する、電極積層体の電極との間、並びに軸方向に隣り合う電極積層体の対向する両電極間に転動により両電極間で電気信号を授受する複数の転動体を配設したことにより、両電極間での転動体の転動により電極の滑りを可及的に抑制して、固定側電極と回転側電極との間の電気信号の授受を安定して行うことができる。

請求項３の発明によると、エアブロー通路を、電気信号スリップリングに接続する電線を挿通させるための電線挿通孔を含むものとしたことにより、既存の電線挿通孔を利用して電気信号スリップリングをエアブローでき、構造を簡単にすることができる。

図１１〜図１３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の壁内部には上下方向に延びる３つの縦孔１６，１６，…（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１６の下端はそれぞれ対応する上記各環状溝１５の溝底面に開口している一方、上端は外向きフランジ２の外周面に開口している。

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における対応する各環状溝１５内と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。

また、図５に示すように、上記固定体１のボス部３において各縦孔１６の各環状溝１５の溝底面への開口部は、ボス部直径方向の反対側外周面からその壁部を貫通させて孔開け加工することで形成されており、この壁部の貫通部は加工後にプラグ２０によって気密状に閉塞されている。

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、その表面は例えば銀等によりメッキ処理されている。このメッキ処理で用いられるメッキ材料は、電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ自体の防錆効果を持った良電導材料が望ましい。また、そのメッキ層の厚さは薄いのがよく、５μｍ以下であればメッキ層が剥離し難くて好ましい。さらに、各電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆの上下面、詳しくは後述の球体４４が転動する軌道面は平面とされている。

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、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転動体としての鋼球からなる球体４４が配設されている。この球体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、これらの複数の球体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。この各球体４４は例えば炭素鋼を焼入処理した鋼球からなり、その表面は銀等によりメッキ処理されている。この球体４４のメッキ処理で用いられるメッキ材料は、電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ自体の防錆効果を持った良電導材料が望ましい。

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。

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。

また、図１に示すように、上記固定体１の外向きフランジ２外周面に取り付けられているコネクタ取付部５５の側面には、その内部のねじ孔５４に連通するエアブロー孔５９が、また回転体６の下側フランジ９外周面に取り付けられているコネクタ取付部６５の側面には、その内部のねじ孔６４に連通するエアブロー孔６９がそれぞれ開口されており、この固定体１側のコネクタ取付部５５側面のエアブロー孔５９、その内部のねじ孔５４、カバー部４の貫通孔５７、電気信号スリップリング３１における内側ハウジング３２の有底孔５３、外側ハウジング３３の切欠部６３、回転体６における下側フランジ９の貫通孔６７、コネクタ取付部６５のねじ孔６４及びその側面のエアブロー孔６９により、一端が固定体１にコネクタ取付部５５側面のエアブロー孔５９にて開口する一方、他端が回転体６にコネクタ取付部６５側面のエアブロー孔６９にて開口するエアブロー通路６１が形成され、このエアブロー通路６１の中間部は電気信号スリップリング３１内の固定側電極３６ａ〜３６ｆ及び回転側電極４０ａ〜４０ｆに連通している。このことで、エアブロー通路６１は、上記電気信号スリップリング３１に接続する電線５８，６８を挿通させるための電線挿通孔を含んで構成されている。

そして、図９及び図１０に示すように、固定体１及び回転体６を相対回転させながら、固定体１側のコネクタ取付部５５側面のエアブロー孔５９に圧縮エアを吹き込んだときには、そのエアを電気信号スリップリング３１における内側ハウジング３２の有底孔５３に供給してその有底孔５３から円周方向両側に分流させ、その分流した２つのエア流を外側ハウジング３３の切欠部６３で１つに集合させた後に回転体６のコネクタ取付部６５側面のエアブロー孔６９から吹き出させる一方、逆に、この回転体６のコネクタ取付部６５側面のエアブロー孔６９に圧縮エアを吹き込んだときには、そのエアを上記とは逆の流れでエアブロー通路６１に流して固定体１側のコネクタ取付部５５側面のエアブロー孔５９から吹き出させるようにしている。

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、スイベルジョイント１１における固定体１及び回転体６間で２つの水通路１２，１３及びエア通路１４により水及びエアが授受される。また、電力スリップリング２１における固定体１側の摺動接点２６，２６，…と回転体６側の集電リング２２，２２，…とがそれぞれ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、電気信号スリップリング３１により固定体１及び回転体６間で６種類の電気信号が授受される。このとき、電気信号スリップリング３１における６枚の固定側電極３６ａ〜３６ｆのうち端部電極を除く４枚の固定側電極３６ｂ〜３６ｅの１対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、また６枚の回転側電極４０ａ〜４０ｆのうちの１対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がそれぞれ形成され、これら電極積層体３８ａ，３８ｂ，４２ａ〜４２ｃが端部電極たる固定側電極３６ａ，３６ｆ間に交互に配置され、この端部電極たる固定側電極３６ａ，３６ｆの各々と回転側電極積層体３８ａ，３８ｂ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及び回転側電極積層体３８ａ，３８ｂ，４２ａ〜４２ｃの軸方向に対向する両電極３６ｂ〜３６ｅ，４０ｂ〜４０ｅ間に複数の球体４４，４４，…が配置されているので、固定側電極３６ａ〜３６ｆとそれに信号を授受する回転側電極４０ａ〜４０ｆとの間に球体４４，４４，…が介在されて、両電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆは球体４４，４４，…を転動させながら相対移動するようになり、固定体１及び回転体６の間で６種類の異なる電気信号を授受する構造でありながら、電極の滑りを可及的に抑制して、固定側電極３６ａ〜３６ｆと回転側電極４０ａ〜４０ｆとの間の電気信号の授受を安定して行うことができる。

しかも、上記下側の端部電極たる固定側電極３６ｆをばね４８により上側の端部電極たる固定側電極３６ａに向かって押圧して、端部電極（固定側電極３６ａ，３６ｆ）間で固定側電極３６ｂ〜３６ｅ及び回転側電極４０ａ〜４０ｆを球体４４，４４，…に押し付けるように挟圧しているので、固定側電極３６ａ〜３６ｆと回転側電極４０ａ〜４０ｆとの間の滑りをさらに確実に抑制して両電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ間の電気信号の授受をより一層安定して行うことができる。

また、上記各球体４４及び電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆの表面がいずれも銀等によりメッキ処理されているので、球体４４及び電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ間の接触抵抗を安定して小さくすることができる。

さらに、上記各固定側電極３６ａ〜３６ｆは内側ハウジング３２外周面に内周縁部の当接部３６ｈ，３６ｈ，…を内側ハウジング３２外周面に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、回転側電極４０ａ〜４０ｆは外側ハウジング３３内周面に外周縁部の当接部４０ｈ，４０ｈ，…を外側ハウジング３３内周面に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ので、回転体６の回転中に、図８（ａ）に示すように電気信号スリップリング３１の外側ハウジング３３と内側ハウジング３２との間の軸心が一致している状態からずれ、例えば図８（ｃ）に示すように回転体６側の外側ハウジング３３の軸心が固定体１側の内側ハウジング３２の軸心に対し一方向（図で左方向）にずれたとしても、上記外側ハウジング３３の内周面に嵌合支持されている回転側電極４０ａ〜４０ｆの内周縁部が内側ハウジング３２外周面に当接して両者間の間隙がなくなり、或いは逆に、図８（ｂ）に示すように外側ハウジング３３の軸心が内側ハウジング３２の軸心に対し他方向（図で右方向）にずれても、内側ハウジング３２の外周面に嵌合支持されている固定側電極３６ａ〜３６ｆの外周縁部が外側ハウジング３３内周面に当接して両者間の間隙がなくなるのみとなる。このことで、固定体１及び回転体６間の軸ずれがあっても、各球体４４を電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ間で安定して転動させて電気信号の伝達を確保することができる。

しかも、電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆにおける球体４４の軌道面が平面であるので、それら複数の球体４４，４４，…が電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ間でさらに安定して転動して、固定体１及び回転体６間の軸ずれがあっても電気信号の伝達をより安定して確保することができる。

さらに、上記固定体１側のコネクタ取付部５５側面のエアブロー孔５９、その内部のねじ孔５４、カバー部４の貫通孔５７、電気信号スリップリング３１における内側ハウジング３２の有底孔５３、外側ハウジング３３の切欠部６３、回転体６における下側フランジ９の貫通孔６７、コネクタ取付部６５のねじ孔６４及びその側面のエアブロー孔６９によりエアブロー通路６１が形成されているので、図９及び図１０に示すように、固定体１及び回転体６を相対回転させながら（望ましくは２回転以上）、例えば固定体１側のコネクタ取付部５５側面のエアブロー孔５９に圧縮エアを吹き込んで、そのエアを電気信号スリップリング３１における内側ハウジング３２の有底孔５３に供給してその有底孔５３から円周方向両側に分流させ、その両エア流を外側ハウジング３３の切欠部６３で集合させた後に回転体６のコネクタ取付部６５側面のエアブロー孔６９から吹き出させ、次いで、上記と同様に固定体１及び回転体６を相対回転させながら、逆に、回転体６のコネクタ取付部６５側面のエアブロー孔６９に圧縮エアを吹き込んで、そのエアを上記とは逆の流れでエアブロー通路６１に流して固定体１側のコネクタ取付部５５側面のエアブロー孔５９から吹き出させる作業（逆の順序でもよい）を定期的に行うことで、電気信号スリップリング３１に電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ等の摩耗による摩耗粉が発生したとしても、上記エアブロー通路６１を流れるエア流によって摩耗粉をエアと共にハウジング３２，３３（ロータリジョイントＡ）外に吹き出させることができ、摩耗粉を容易に除去して、電極３６ａ〜３６ｆ，４０ａ〜４０ｆ間の電気信号を長期間に亘り安定して伝達させることができる。

またそのとき、上記エアブロー通路６１は、電気信号スリップリング３１に接続する電線５８，６８を挿通させるための電線挿通孔を含んで構成されているので、既存の電線挿通孔を利用して電気信号スリップリング３１をエアブローでき、構造を簡単にすることができる。尚、このエアブロー通路６１は、電線挿通孔を用いずに別途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、上記の如く電線挿通孔を兼用するのが望ましい。

本発明の実施形態に係るロータリジョイントの断面図である。 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。 電気信号スリップリングのハウジングの軸心が位置ずれした状態を示す説明図である。 電気信号スリップリングの内部をエアブローしたときのエアの流れを示す断面図である。 電気信号スリップリングの内部をエアブローしたときのエアの流れを示す平面図である。 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。

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
２１ 電力スリップリング
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（固定側絶縁層）
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（回転側絶縁層）
４２ａ〜４２ｃ 回転側電極積層体
４４ 球体（転動体）
４８ ばね（押圧手段）
５６ 固定側コネクタ
５８ 固定側電線
５９ エアブロー孔
６１ エアブロー通路
６６ 回転側コネクタ
６８ 回転側電線
６９ エアブロー孔

Claims (3)

1. 固定体と、該固定体に回転可能に支持されて連結された回転体と、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、
   一端が固定体にエアブロー孔にて開口する一方、他端が回転体にエアブロー孔にて開口し、中間部が上記電気信号スリップリングに連通するエアブロー通路が設けられており、
   上記固定体及び回転体を相対回転させながら、上記エアブロー通路に対し、固定体側又は回転体側の一方のエアブロー孔に吹き込まれたエアが他方のエアブロー孔から排出されるエアブローと、上記他方のエアブロー孔に吹き込まれたエアが上記一方のエアブロー孔から排出されるエアブローとが交互に行われるように構成されていることを特徴とするロータリジョイント。
2. 請求項１のロータリジョイントにおいて、
   電気信号スリップリングは、固定体の軸心と同心状にかつ軸方向に並んで配置された複数枚のリング板状の固定側電極と、回転体の軸心と同心状にかつ軸方向に並んで配置された複数枚のリング板状の回転側電極とを備え、
   上記複数枚の固定側電極又は複数枚の回転側電極のいずれか一方のうち、電気信号スリップリングの軸方向端部に位置する１対の電極は端部電極とされ、
   上記端部電極を除く、複数枚の固定側電極及び回転側電極は、それぞれ軸方向に隣り合う１対の電極同士で組をなすように分けられ、
   上記組をなす１対の固定側電極を、該１対の固定側電極間にリング状の固定側絶縁層を介して積層配置してなる固定側電極積層体と、
   上記組をなす１対の回転側電極を、該１対の回転側電極間にリング状の回転側絶縁層を介して積層配置してなる回転側電極積層体とが設けられており、
   上記固定側及び回転側電極積層体は、上記端部電極間に軸方向に交互に並んで配置され、
   上記端部電極と該端部電極に軸方向に対向する、電極積層体の電極との間、並びに軸方向に隣り合う電極積層体の軸方向に対向する両電極間に、回転体の固定体に対する相対回転により両電極上を転動して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。
3. 請求項１又は２のロータリジョイントにおいて、
   エアブロー通路は、電気信号スリップリングに接続する電線を挿通させるための電線挿通孔を含むものであることを特徴とするロータリジョイント。

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