JPH03115868A - 電位差計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、抵抗と、一定環境のもとての一集電路と、集
電路上を滑る（多数フィンガーの）ワイパー、とを具備
する電位差計、特に回転精密電位差計又は直線変位ピッ
クアップに関する。

〔従来の技術〕

電位差計は最も多様な形状として知られており、そのた
め以後は、一つの刊行物だけが他の全て刊行物に代えて
、すなわち精密回転電位差計の根本的な構造の多少の理
解を与える西独国特許公告登録第３２２４０６９号が引
用される。

よって、精密回転電位差計の基本的な構造は通常、担持
フランジが抵抗のある物質によって形成された抵抗路を
担持する板を、常に導電性プラスチック基盤上に支持し
、この基盤が電位差計と、さらに導電性物質によって形
成された連続の集電リングへ与えられた電圧から守る目
的で遮断されている。加えて、担持フランジは、ある場
合には球軸受によって、軸を支持し、この軸が引き続き
、軸から横断方向に延在し又、抵抗路又は通路に沿って
及びいくつかの場合では集電路又は通過に沿ってワイパ
ーをガイドするビックオフに当接する。

ワイパーは、単一の部品として形成された金属の滑り部
品であり、通常抵抗路と集電路に沿って滑る横並びに配
置された多数の分割ワイパーフィンガーから成り、それ
で、接続された電圧が、ワイパーから接続されている集
電子へかかる。

本発明は、このような精密回路電位差計に限定されず、
色々な抵抗器、直読抵抗器及び電位差計の全ての種類、
特に、たとえばこのような抵抗器がセンサー、又は機械
の実測値のピックアップ、又は追従制御、又はたとえば
のこぎり波状電圧の発生のために回転電位差計の形式で
、又は他の同様な物として使用される時に、非常に早い
動きが行なわれるような種類に適する。たとえばワイパ
ーの範囲にさらなるプラスチック皮膜を行なうような精
密電位差計のある特別な実施態様は、回転又は長手方向
に動かすことを行なう状態にあり、この動作が互いに異
った多大な時間と、部分的に非常な高速度を伴い、最初
の線形と、要素の耐用年数以上に不変な電圧勾配を、老
化及び摩耗などが起きた時でさえ維持することが必要で
ある。摩耗は、導電性プラスチック路に沿うワイパーフ
ィンガーの滑り動作が（相互の）摩耗を引き起こすため
に生じ、この摩耗が直線的な変化と、さらに変動、すな
わちワイパーと通路の間の伝達抵抗の増加を生じる。こ
のような摩耗の作用と、直線的な状態の変化は、最終的
に電位差計の欠陥を引き起こす。

この接続において、より限定的な考えが摩耗解決の特定
の形に与えられなければならない。通常出くわす摩耗は
、線形の摩耗と゛して述べることが可能で、その要素の
耐用年数の関係、すなわち時間の経過と、その作用及び
電位差計のデータがこのような摩耗の結果をおそらく受
けるであろう変動とに関して、非常に正確に又はあまり
正確ではなく予測されることが可能である。

非常に多くの問題を与える摩耗の第２の形は、いわゆる
付着性の摩耗であり、この摩耗がワイパーと通路の材料
の相互作用によって起こり、たとえばもし、相手の１つ
がピックアップし、他の相手からその表面材料上をふさ
ぐならばこの材料はその表面上へ付着する。この付着性
の摩耗に関しては、統計的に多く又は少なく出くわすよ
うに、又相互に作用する材料の対において、堅い相手が
より不利益に作用することは常に確信できないように、
予測を述べることは不可能である。

その結果、付着性の摩耗は、２つの相手間の伝達機構の
発達の基礎であり、おそらく主にたとえばワイパー材料
の金属表面張力の結果であり、それで材料の不適当な組
合せの結果において、２つの伝達すなわちワイパー及び
通路と、材料及び通路が、ワイパー材料と通路間の通常
の境界の関係の代わりに求められる。その金属表面張力
により、ワイパーは現在、通常の導電性プラスチック基
盤材料の通路材料の場合において、他に得られる材料で
それ自身を被覆する傾向がある。これは、通路とピック
アップ間の伝達領域の考慮すべき抵抗状態の変化を生じ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

今、この状態を改良することと、−船釣な摩耗現象及び
いわゆる特に付着摩耗を防ぐことが可能な任意の形の電
位差計を確立することが、本発明の目的である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、一方で少なくとも１つの抵抗及び／又は集電
子の通路の相互に作用する滑り面、及び／又は他方でワ
イパー又はワイパーフィンガーがプラズマ技術工程によ
りできた（薄い）堅い皮膜層によりおおわれることを特
徴とする電位差計の助けでこの目的を達成し、通常はと
ても薄く、堅い層が、好ましくはプラズマ技術工程の原
理で与えられる金属混合物で、ひじょうに良好な摩耗及
び滑りの両特性と、実験により発見されるような付着摩
耗の任意の形からの効果的な保護と、さらにその結果こ
のような層の好適な使用により、もし表面に使用されれ
ばワイパーの保護もまた与えられるような利点が得られ
る。

この接続において、この方法でおおわれたワイパーが、
プラズマ技術工程により与えられるこの堅い皮膜の任意
の摩耗が、たとえばワイパーフィンガーの滑り面の突き
出ている中心部に起こる前に、多数の周期たとえば回転
電位差計の場合には一千万の範囲の回数使用される状態
にある。それから、比較的短い加えられる操作時間の後
、付着摩耗現象が、堅い皮膜層の摩耗により開放された
ワイパー材料上に起こり、それで導電性プラスチック材
料製の材料が、この場所をふさぎ、一方堅い皮膜が依然
としてそのままの状態である隣接した面は、絶対的にき
れいで、変化しないままであることは特徴とされる。こ
れは、電位差計の滑り部分にこのような皮膜をすること
によって達成することが可能な利点を非常に明らかに示
す。

大体において、堅い皮膜層は、もちろん伝統的な抵抗要
素すなわち導電性プラスチック基盤にもまた与えられ、
これにより前述の利点が、もし適切なワイパー装置との
接続に使用されれば達成される。しかしながら、本発明
の好適な実施態様により、この実施態様は、−層又は抵
抗要素上の堅い皮膜層に加えるかいずれかのプラズマ技
術工程によりおおわれたようなワイパー装置であり、そ
れで摩耗の一般的な減少に加えて、重要な改良がワイパ
ーと通路間に必要なトルクがかかる場所でもまた達成す
ることが可能である。

この接続において、プラズマ技術の範囲で達成される間
の進歩が、室温（２００℃未満）付近で実行される堅い
皮膜層の利用工程を可能とし、それで抵抗及び集電路の
前述の導電性プラスチック材料のような、さらにこの目
的で使用されるプラスチック材料上の任意の顕著な影響
が除外されることが可能であることは、さらなる利点で
ある。

従属特許請求の範囲で明記された特徴は、本発明の有利
なさらなる発展と改良を特徴とする特に有利な実施態様
により、堅い皮膜層が、いわゆるダイヤモンドのような
炭素（ＤＬＣ）及び／又はグラファイトのような炭素（
ＧＬＣ）の金属混合物を含む皮膜の形状で与えられ、そ
れで１０−４Ω−１ｍ−１に匹敵する範囲の特定の導電
率値が達成される。次により薄い層のこれらの皮膜を与
えることも可能で、それで特に好ましい操作状態が、連
続な操作状態のために得られる。

とても良好な摩耗を与える金属の混合物と、滑り特性は
、たとえばタングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）及び
ニオブ（ＮＢ）である。

さらに、この接続において、プラズマ技術工程により基
質上に与えられる皮膜又はフィルムの形状で金属を含む
炭化水素が、たとえば以下の出版物ニアプル、ライス。

レット５０（１６）　、　１９８７年４月２０日、ハン
ブルグのフィリップグンバ調査研究所のＨ，ディミイゲ
ン、Ｈ，ハアブシ、及びＲ，メニング著書から、このよ
うに知られている。

本発明のある実施態様が、図面を参照して、以下により
詳細に述べられる。

〔実施例〕

色々な抵抗器又は電位差計に必要とされる少なくとも１
つの滑り相手、すなわちワイパー及び／又は導電性プラ
スチック基盤材料には、プラズマ技術原理によって生産
される堅い皮膜層が、主に任意の付着性摩耗を除外し、
加えて摩耗の一般的な減少効果があるように与えられる
ことは、本発明の基本的な考えである。

一般的に本発明の基本的な利用分野を図示した第１図に
おいて、抵抗路１２と集電路１４を担持する基盤１Ｇを
見ることができる。

１７が次に、１つ又はそれ以上の分割ワイパーフィンガ
ー１８及び１９から成るワイパーを、ワイパーの弾力の
ある端部が抵抗路１２及び集電路１４と接触するような
方法で支持する。抵抗路は基盤１０と遮断されており、
すなわち電圧の供給の目的に働く端部を具備する。

抵抗路又は通路と集電路又は通路は、通常、特別の導電
性プラスチック材料から成り、この通路が通常、今まで
はパラジウム、金、白金などのようなある高価な金属の
合金で作られていたが、今ではこの皮膜のために、ベリ
リウム銅又はステンレス鋼のようなより安い材料で作ら
れる滑りワイパーフィンガーによって接触される。

ワイパーフィンガーの先端の下側の面、すなわちワイパ
ーフィンガーの接触面が抵抗及び集電子通路の導電性プ
ラスチック層に沿って滑る位置には、本発明により、プ
ラズマ技術工程により与えられた堅い皮膜層が設けられ
、それで得られた層は、いわゆる金属炭化水素又はグラ
ファイト炭化水素、又は絶縁ポリアミド層から成る。金
属炭化水素層又はグラファイト炭化水素層へ金属を加え
ることによって、必要な導電率が得られ、一方堅い皮膜
形状の絶縁ポリアミドフィルムの場合には、好ましくは
とても薄い厚さたとえば１０ナノメートルの範囲を使用
する。これらのとても薄い皮膜の厚さにより、目に見え
ない電気的に絶縁するポリアミド層を作ることに成功し
、必要な導電率が、たとえばトンネル電極から得ること
ができる。

堅い皮膜層を与える他の好適な種類は、前述の金属炭化
水素又はグラファイト炭化水素に関する。

プラズマ技術の使用は、均一な皮膜がプラズマ雲から物
理的に付けられるような方法でこのような層の生産を可
能とする。この工程は、上記の全て、酸化物、窒化物又
は炭化物のような材料の異った形から成る非常に濃密な
、滑らかな、とても薄い皮ｍが、１０ナノメートルと約
２０００ナノメートルの間の範囲の厚さに与えられるこ
とが可能であることにより、いわゆる高真空度のスバッ
ター工程を含む。

前に述べた様に、この工程の間に出（わす温度は低いの
で、さらにこの方法で人工的な材料を金属処理すること
も可能である。

基本的に、皮膜を与えるプラズマ技術工程は、高イオン
化気体（プラズマ）の使用を基本とする。

これは、バイアス電圧の利用又は、加速された粒子のビ
ームの導入によって実現されることが可能である。第１
に述べた場合において、炭化水素は、バイアス電圧によ
りプラズマの形に分解され、−方後者の場合において、
イオンビームの分解が起こる。この工程の方法は、要求
の特性を有するとても薄いフィルムが付けられることを
可能とする。

このようなプラズマ技術は、以前にわかっているように
進行するので、全部の詳細はこれから先に、述べること
はしない。我々は、これに関連してたとえば前述の公報
を参照する。炭化水素を抽出するために使用される公知
の分解方法は、一方で炭化水素ガスの分解と、他方で固
体炭素が炭素源として使用される工程に分けられる。第
１の場合において、メタン、エタンなどがたとえば、グ
ロー放電によって分解され、炭素イオンは、イオンがそ
れから電気的にバイアスの基質の方向へ加速されるよう
に形成される。

固体炭素が使用される時は、炭化水素のレーザー又はア
ーク気化の工程が用いられる。他方で、さらに結合工程
、すなわち固体炭素と、粒子源として炭化水素ガス又は
水素の両方が使用されることは可能である。

その結果、主なプラズマ技術工程は、いくつかの溶射工
程、すなわち材料の表面の変化を生じる全ての工程、す
なわちプラズマ技術原理の特別な堅い皮膜層の構成の場
合において、物理的な真空めっき工程、イオン注入工程
を含む。それから、このような層が、付着摩耗の可能性
を除去するような方法の本発明の目的のために決定及び
／又は選択される。これは、たとえば特にダイヤモンド
のような又はグラファイトのような炭化水素フィルム（
ＤＬＣ；　ＧＬＣ）を与えることにより達成され、要求
された導電特性に照らして見て都合よく考える場合には
、金属の混合物を追加される。それから、これは、電位
差計及び同様な装置のワイパー表面の皮膜として主に使
用される形の金属炭化水素及びグラファイト炭化水素を
得る。

本明細書に述べた全ての特徴、前記特許請求の範囲及び
図面は、個々の又はそれらの任意の組み合せの本発明に
とって本質的な物である。

【図面の簡単な説明】

図は、回転電位差計の特定の形状において互いに横に平
行に配置され、又ワイパーによって摺動される抵抗及び
集電路の平面図を示す。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．抵抗と一定環境下での集電路と、集電路上を滑る（
   多数フィンガーの）ワイパー、とを具備する電位差計、
   特に回転精密電位差計又は直線変位ピックアップにおい
   て、一方で抵抗路及び／又は集電路の少なくとも１つの
   相互に作用する滑り面、及び／又は他方でワイパー又は
   ワイパーフィンガーが、プラズマ技術工程により付けら
   れた（薄い）堅い皮膜層によっておおわれることを特徴
   とする電位差計。
2. ２．前記抵抗路及び／又は前記集電路（１２，１４）に
   沿って滑る前記ワイパーの下側面だけに、前記堅い皮膜
   層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電
   位差計。
3. ３．前記堅い皮膜層が、ダイヤモンドのような炭素の皮
   膜（ＤＬＣ）から成ることを特徴とする請求項１記載の
   電位差計。
4. ４．前記堅い皮膜層が、グラファイトのような炭素の皮
   膜（ＧＬＣ）から成ることを特徴とする請求項１記載の
   電位差計。
5. ５．前記堅い皮膜層が、炭化ケイ素皮膜であることを特
   徴とする請求項１記載の電位差計。
6. ６．導電率を向上するために、請求項３，４，及び５に
   記載した堅い皮膜層が、金属の混合物を含み、１０〜２
   ０００ナノメートルの全体の層の厚さを有することを特
   徴とする請求項１記載の電位差計。
7. ７．金属の混合物が、タングステン（Ｗ）、タンタル（
   Ｔａ）、及びニオブ（ＮＢ）であることを特徴とする請
   求項６記載の電位差計。
8. ８．前記堅い皮膜層が、トンネル電極からその電導率が
   得られる、１０ナノメートルの範囲の厚さを有する電気
   的に絶縁された目に見えないポリアミド層であることを
   特徴とする請求項１記載の電位差計。
9. ９．前記堅い皮膜層を担持するワイパーの基材が、高価
   な金属（パラジウム、金、白金、イリジウム）又は、そ
   れらの合金から成ることを特徴とする請求項１記載の電
   位差計。
10. １０．前記堅い皮膜層を担持するワイパーの基材が、安
    価な金属（銅、ベリリウム、ステンレス鋼）から成るこ
    とを特徴とする請求項１記載の電位差計。