(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトが無い回転型可変抵抗器であって、抵抗体と導体が一方主面に略同心円状に形成されるとともに周辺部に配設された複数の端子電極に電気的に接続され且つ中心部に挿通孔が穿設された基板と、
前記基板の挿通孔に嵌挿されて回転する略円筒形状の中空軸部を中央に有するとともに前記中空軸部の内壁から突出して、その先端部が後付けで嵌挿されるシャフトに当って弾性変形し、中心軸に向かって前記シャフトを前記中空軸部の内壁に押圧して固定するベロ状の弾性突起部が延設された円盤状のローターと、
前記ローターの円盤部分の一方主面に装着された摺動子と、
前記ローターの中空軸部を軸着する挿通孔が設けられるとともに前記基板に装着されて前記ローターと摺動子を内部に収納するケースと、
を備えることを特徴とする中空軸可変抵抗器。
【請求項２】
請求項１に記載の中空軸可変抵抗器において、ケースが樹脂ケースであり、ローターと樹脂ケースとの間の接触部にフィルム状ないしシート状のポリテトラフルオロエチレン製の滑りワッシャが介装されていることを特徴とする中空軸可変抵抗器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にロボットの関節部分の回動制御に好適な回転型可変抵抗器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転型可変抵抗器の構造を図８に示される在来の回転型可変抵抗器３０の分解組立斜視図を例に説明する。
【０００３】
図中、基板２（例えばフェノール積層板）はその上面略中央に円形の貫通孔３が設けられるとともに所定形状（この場合は矩形）に加工され、上面に抵抗材料として炭素粉末、膠着剤として油状フェノール樹脂及び溶剤を混合した抵抗インクを略同心円状（もしくは馬蹄形状）に印刷し焼付けた抵抗体４と、貫通孔３周囲の導体３６、及びそれらに接続された３つの導電体６ａ，６ｂ，６ｃ（例えば銀ペイント）が形成されている。該導電体６ａ，ｂ，ｃは各々金属片を基板２にかしめ固定した端子電極５ａ，５ｂ，５ｃに導通接続されている。
【０００４】
次に、回転機構部分である円柱状のローター９の底面側中央には前記基板２の貫通孔３に嵌入して回転軸となる突起部を中央に有し、且つ導電部材としての弾性を有する摺動子１２（金属薄板をプレス成形してなる）を嵌入固定する図示されない凹部が底面側に設けられている。さらに、上記ローター９に垂設するシャフト１０はローター９と一体に樹脂成形されている。
【０００５】
また、ケースは予め金属板をプレス成形して作られた金属製受座１５とモールドして作られた樹脂製の上蓋部１６の２つから成っている。
【０００６】
そして上記各部品は図８のように、摺動子１２を底面側に付設したローター９の上方に垂設されたシャフト１０を上蓋部１６の開口部１７に嵌挿し、さらにローター９の底面側の突起部を基板２の貫通孔３に嵌入して基板２上に載置するとともに金属製受座１５を基板２の下側から嵌入してその四隅に立てた突起片１８の先端の爪部１９を上蓋部１６の対応する四隅の窪み２１に内折りして係止するという組立工程を経て回転型可変抵抗器３０が完成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近ではロボットの関節部分を動かすステッピングモータの回転制御用として高精度の回転型可変抵抗器を組み込んだ製品が開発されている。この場合に前記のようなシャフト１０を備える在来の回転型可変抵抗器３０を使用してもよいが、ロボット等の電子機器の製造メーカー側で関節を駆動するステッピングモータのシャフトを回転型可変抵抗器のシャフトとして後付けで装着できるようにするとコンパクトになって良好な結果が得られる。この構造に対応するには、回転型可変抵抗器の製品として、始めよりシャフトが無い構造の中空軸回転型可変抵抗器が必要になる。
【０００８】
しかしながら、後付けでモータのシャフトを回転型可変抵抗器のシャフトとして装着する場合には、該後付けのシャフトと回転型可変抵抗器側のシャフトを受ける中空軸を備えるローターとの嵌挿が緊密でないとシャフトのがたつき（シャフトと中空軸ローターの中空軸部との遊び）が生じてしまい、高精度の制御ができないという問題点がある。
【０００９】
また、ロボット等の電子機器ではその関節部分の駆動がメインの動きなので、中空軸回転型可変抵抗器の使用頻度は極めて高く、一般の回転型可変抵抗器よりも高い耐久性が要求される。この点、ケースが樹脂ケースの場合には、リフロー半田付けに耐えるように使用される耐熱樹脂にガラス繊維等が入っているので、ローターの前記樹脂ケースとの接触部分はざらつき摩耗が激しく、耐久性向上が必須課題である。
【００１０】
さらに、在来の可変抵抗器は、図８に示されるように、その端子電極５ａ，５ｂ，５ｃは基板２に金属片をかしめて固定したものであるが、端子電極のかしめ工程は手間を要してコストがかかり、且つ端子の折曲不良が発生しやすく、また、半田付けの熱による端子電極の緩みが生じて端子の接触不良原因となっていた。加えて、金属片の端子電極は外部に突出する構造なので、半田接続部分の面積が部品の高密度実装化の要請には応えられない状況にあった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、特にロボットの関節部分の回動制御に好適であり、且つ後付けのシャフトのがたつきが無く、耐久性、信頼性に優れた中空軸回転型可変抵抗器を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、
（１）シャフトが無い回転型可変抵抗器であって、抵抗体と導体が一方主面に略同心円状に形成されるとともに周辺部に配設された複数の端子電極に電気的に接続され且つ中心部に挿通孔が穿設された基板と、前記基板の挿通孔に嵌挿されて回転する略円筒形状の中空軸部を中央に有するとともに前記中空軸部の内壁から突出して、その先端部が後付けで嵌挿されるシャフトに当って弾性変形し、中心軸に向かって前記シャフトを前記中空軸部の内壁に押圧して固定するベロ状の弾性突起部が延設された円盤状のローターと、前記ローターの円盤部分の一方主面に装着された摺動子と、前記ローターの中空軸部を軸着する挿通孔が設けられるとともに前記基板に装着されて前記ローターと摺動子を内部に収納するケースと、を備えることを特徴とする中空軸可変抵抗器を提供する。
（２）また、上記（１）に記載の中空軸可変抵抗器において、ケースが樹脂ケースであり、ローターと樹脂ケースとの間の接触部にフィルム状ないしシート状のポリテトラフルオロエチレン製の滑りワッシャが介装されていることを特徴とする中空軸可変抵抗器を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を基に本発明に係る中空軸回転型可変抵抗器の実施の形態を説明する。なお、前述の図に示される従来の回転型可変抵抗器３０と同等の部材については同符号を用いる。
【００１４】
図１は中空軸回転型可変抵抗器５０の断面図であり、図２は後付けのシャフトを嵌通した状態の断面図である。また、図３は中空軸回転型可変抵抗器５０の内部側から見た基板（上面）の構造を示す平面図である。図４は前記基板の打ち抜き成形時の上面の構造を示す平面図であり、図５は基板の打ち抜き成形時の下面の構造を示す平面図である。図６は本発明の主要な構成要素である中空軸ローターの構造を説明するための一部断面図である。図７は本発明に係る構成要素である滑りワッシャの平面図である。
【００１５】
図１の断面図に示される本発明に係る中空軸回転型可変抵抗器５０は、通常備わっている本体から突出するシャフトが無い構造であって、図３のように炭素粉末、膠着剤、溶剤を混合した抵抗インクを塗布・焼き付けた抵抗体４と銀ペイント等を塗布した導体３６が一方主面２２Ａ（上面）に略同心円状に形成されるとともに周辺部に配設された複数の銅箔の端子電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ（図４、図５参照）に３つの導電体６ａ，６ｂ，６ｃ（例えば銀ペイント）にて接続され且つ中心部に図２に示される後付けのシャフト６０よりやや大きい直径の挿通孔８が穿設された基板２２と、前記基板２２の挿通孔８に嵌挿されて回転する略円筒形状の中空軸部２４を中央に有するとともに前記中空軸部２４の内部に後付けで嵌挿されるシャフト６０を押圧して緊密に固定するベロ状の弾性突起部２６が延設された円盤状のローター２３と、前記ローター２３の円盤部分２３Ａの一方主面にローターの突起部２３Ｂによるかしめによって装着された摺動子１３と、前記ローター２３の中空軸部２４を軸着する挿通孔２７が設けられるとともに前記基板２２にだぼ等で嵌め込み装着されて前記ローター２３と摺動子１３を内部に収納するケース２８と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記構造の中空軸回転型可変抵抗器５０では、図２に示されるように、後付けのモータ等の円柱状のシャフト６０（挿通部分は一部カットされている。）はローター２３の中空軸部２４に多少の緩みを持って挿通されている場合でも、中空軸部２４の内壁から突出している弾性突起部２６の先端部がシャフト６０に当って弾性変形し、中心軸Ｇに向かってシャフト６０を中空軸部２４の内壁に常時強く押圧する。その結果、後付けのシャフト６０であってもがたつき無く緊密に中空軸回転型可変抵抗器５０に装着されるのである。なお、ローター２３は弾性を有する樹脂材を材料とし、例えばアモデルを使用する。
【００１７】
次に、図１の中空軸可変抵抗器５０では、上記構造に加えて、ケース２８が樹脂ケースであり、ローター２３と該樹脂ケース２８との間の接触部に図７に示されるような滑りワッシャ２９が介装されていて、ローター２３の樹脂ケース２８との接触部分のざらつき摩耗を低減する構造となっており、高信頼性を確保している。即ち、上記滑りワッシャ２９は例えばフィルム状ないしシート状のポリテトラフルオロエチレン（ｄｕ  Ｐｏｎｔ社の商標名テフロン）製の薄い（厚さｔ＝０．０５ｍｍ程度）ワッシャであり、回転するローター２３との接触面の摩擦が低く抑えられているのである。本発明者の信頼性テストによれば、上記滑りワッシャ２９を備えた中空軸可変抵抗器では１００万回転以上の長寿命の実績を得た。
【００１８】
次に、図１の中空軸可変抵抗器５０では、特に基板２２が、両面銅箔張り樹脂積層板の表裏の図４、図５に示される端子電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ及び配線部分７ｅ（斜線部分）を残してエッチングされるとともに端子電極の配設箇所に設けられた小孔１１に銀等のスルーホールメッキまたは導電性膜の印刷（導電ペイントをシルクスクリーン等で印刷する。）が施されて端子電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ部分の表裏を導通させ、且つ図４の表面２２Ａ側に図３のように抵抗体４や導体３６をシルクスクリーン等で印刷し、外形を前記小孔１１を横断するように所定形状に打ち抜いて作成されていることを特徴とする。
【００１９】
上記基板２２の構造では、前記小孔１１を横断して分かつように基板２２が打ち抜かれているので、端子電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの縁端部分となる小孔１１の半円形の窪み内面には導電性膜３２が残っていて、端子電極の裏表が導通しているのである。而して、上記のような基板構造では、端子電極の形成が極めて簡単になり、且つ自動化も可能になって低コストにできることが判る。
【００２０】
また、上記端子電極７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは従来のような金属片の端子電極５ａ、５ｂ、５ｃと違って殆ど平らな平面電極の形状なので、表面実装時にクリーム半田が均一に付いて且つ表側にも半田が回って浸透していくので、取り付け強度が高まることになる。また、端子の曲がり等の従来の実装時の問題も解消され、且つ実装密度が高まることになる。さらに、従来の端子電極５ａ、５ｂ、５ｃのかしめの緩み等の問題点も解消されることは言うまでもない。
【００２１】
なお、上記構造から明らかなように、本発明に係る中空軸回転型可変抵抗器５０の構造は部品点数が少なく、材料コストが下がり、組み立ての自動化が容易となることが判る。
【００２２】
念のために付言すれば、上記中空軸回転型可変抵抗器５０の全体の寸法、形状並びに各部材の寸法、形状は種々の設計が想定されるものであるが、本発明者の試作によれば、直径約１１ｍｍ、厚さ２．３ｍｍであり、後付けシャフト径３．５ｍｍに適合する超小型のものが実現できることが判った。
【００２３】
以上詳述したように、本発明の中空軸回転型可変抵抗器はロボット等の関節の駆動制御に好適であり、信頼性が高く、低コストであるという誠に有用な発明であることは明らかである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る中空軸回転型可変抵抗器は上記のように構成されているため、以下に記載するような効果を有する。
（１）  ローターの中空軸部の内側に延設されたベロ状の弾性突起部によって嵌挿された後付けのシャフトを緊密に押圧して固定するので、後付けのシャフトのがたつきが防止される。
（２）  樹脂ケースとローターとの間の接触部にフィルム状ないしシート状のポリテトラフルオロエチレン製の滑りワッシャが介装されているのでざらつき摩耗が低減され、回転が滑らかになって高い信頼性（１００万回転以上の長寿命）が得られる。
（３）  部品点数が少なく、材料コストが極端に下がり、且つ組み立ての自動化も容易になる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る中空軸回転型可変抵抗器の断面図である。
【図２】  本発明に係る中空軸回転型可変抵抗器に後付けのシャフトを嵌通した状態の断面図である。
【図３】  本発明に係る中空軸回転型可変抵抗器の内部側から見た基板（上面）の構造を示す平面図である。
【図４】  前記基板の打ち抜き成形時の上面の構造を示す平面図である。
【図５】  前記基板の打ち抜き成形時の下面の構造を示す平面図である。
【図６】  （ａ）は本発明の主要な構成要素である中空軸ローターの構造を説明するための平面図、（ｂ）はその一部断面図、（ｃ）は摺動子の側面図である。
【図７】  本発明に係る構成要素である滑りワッシャの平面図である。
【図８】  従来の回転型可変抵抗器の構造を示す分解組立斜視図である。
【符号の説明】
２、２２      基板
２２Ａ      基板の一方主面（上面）
３      貫通孔
４      抵抗体
５ａ〜５ｃ      端子電極
６ａ〜６ｃ      導電体
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ      端子電極
８、２７      挿通孔
９      ローター
１０、６０      シャフト
１１      小孔
１２、１３      摺動子
２３      中空軸ローター
２３Ａ      円盤部分
２３Ｂ      突起部
２４      中空軸部
２６      弾性突起部
２８      （樹脂）ケース
２９      滑りワッシャ
３０      回転型可変抵抗器
５０      中空軸回転型可変抵抗器
３２      導電性膜
３６      導体
Ｇ      中心軸
【図１】
0003710359.tif 000002
【図２】
0003710359.tif 000003
【図３】
0003710359.tif 000004
【図４】
0003710359.tif 000005
【図５】
0003710359.tif 000006
【図６】
0003710359.tif 000007
【図７】
0003710359.tif 000008
【図８】
0003710359.tif 000009