(57)【要約】【課題】電極間における短絡の発生を可及的に抑制すると共に、簡単な方法による高精度な電極の形成や、装置全体の小型化を可能にする。【解決手段】スリップリング３１は、固定体と、固定体に回転可能に支持された回転体との間で、複数の異なる電気信号を授受する。スリップリング３１は、所定の間隔で同心円状に並んで形成された複数の溝部３７を有する絶縁性基板３２を備え、溝部３７の内部表面の少なくとも一部には、ブラシにより摺接される電極３３が、絶縁性基板３２の表面よりも内側に位置するように形成されている。【選択図】図１
2009129782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、該固定体に回転可能に支持された回転体との間で、複数の異なる電気信号を授受するスリップリングであって、
上記固定体及び回転体の一方に設けられ、所定の間隔で同心円状に並んで形成された複数の溝部を有する円板状の絶縁性基板を備え、
上記絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部には、上記絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように電極が形成され、
上記電極は、上記固定体及び回転体の他方に設けられたブラシにより摺接されることを特徴とするスリップリング。
【請求項２】
請求項１において、
上記溝部は、該溝部の開口側端部に上記電極が設けられていない側壁を有していることを特徴とするスリップリング。
【請求項３】
請求項１において、
上記電極は、導電性のメッキ膜、フォトリソグラフィにより形成された導電性膜、及び導電性の印刷膜の何れか１つにより構成されていることを特徴とするスリップリング。
【請求項４】
固定体と、該固定体に回転可能に支持された回転体と、上記固定体及び固定体の間で複数の異なる電気信号を授受する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、
上記スリップリングは、上記固定体及び回転体の一方に設けられ、所定の間隔で同心円状に並んで形成された複数の溝部を有する円板状の絶縁性基板を備え、
上記絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部には、上記絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように電極が形成され、
上記電極は、上記固定体及び回転体の他方に設けられたブラシにより摺接されることを特徴とするロータリジョイント。
【請求項５】
固定体と、該固定体に回転可能に支持された回転体との間で、複数の異なる電気信号を授受するスリップリングを製造する方法であって、
上記固定体及び回転体の一方に設けられる円板状の絶縁性基板に、複数の溝部を所定の間隔で同心円状に並んで形成する第１の工程と、
上記絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部に対し、上記固定体及び回転体の他方に設けられるブラシによって摺接される電極を、上記絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように形成する第２の工程とを備えることを特徴とするスリップリングの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
上記第２の工程は、上記溝部を含む上記絶縁性基板の表面全体に導電性のメッキ膜を形成するメッキ工程と、上記メッキ膜が形成された上記絶縁性基板の表面を切削して、上記溝部の外部のメッキ膜を除去することにより、上記複数の溝部の内面に残されたメッキ膜によって複数の電極を形成する切削工程とを有することを特徴とするスリップリングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転側と固定側との間で電気信号を授受するためのスリップリング、及びそのスリップリングの製造方法、並びにそのスリップリングを備えたロータリジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スリップリング（以降、電気信号スリップリングとも称する）は、例えば、ロボットのアームの先端に装着されるロータリジョイント等に設けられ、電気信号を固定体及び回転体の間で授受するように構成されている。ここで、ロータリジョイントは、ロボットのアームの先端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ている。そして、回転体が固定体に対し回転しても、ロボットのアーム側とハンド側との間で電気や流体が授受できるようになっている。
【０００３】
電気信号スリップリングは、例えば、回転体に固定して設けられた円板状の絶縁性基板と、その絶縁性基板の表面に同心円状に形成された複数の電極と、固定体に装着されて上記電極に摺接するブラシユニットとを有している。ブラシユニットは、各電極にそれぞれ対応して配置された複数のブラシを有している。こうして、ブラシユニットの各ブラシは、絶縁性基板の回転に伴って対応する各電極に摺接し、回転体と固定体との間で複数の電気信号を授受するようになっている。
【０００４】
ここで、上記複数の電極をフォトリソグラフィにより形成することで、これらの電極を絶縁性基板上で効率よく配置させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のスリップリングは、拡大断面図である図２３に示すように、絶縁性基板１０１と、その絶縁性基板１０１の一方の表面に設けられた複数の電極１０２とを有している。
【０００５】
絶縁性基板１０１の一方の表面には、同心円状に並ぶ複数の銅層１０３が形成されている。各銅層１０３及び絶縁性基板１０１には、これらを貫通する孔１０４が形成され、各孔１０４には銅１０５が充填されている。一方、上記各銅層１０３の表面には、銅からなる電極１０２がそれぞれ形成されている。こうして、上記各電極１０２は、絶縁性基板１０１の上で同心円状に配置される。
【０００６】
また、電極の製造方法の一例として、絶縁性基板の表面にプレス加工した銅箔を接着することも知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２のスリップリングは、拡大断面図である図２４に示すように、電極２０２が、絶縁性基板２０１の表面に接着剤２０３を介して接着固定されている。電極２０２及び絶縁性基板２０１には、これらを貫通する孔２０４が形成され、各孔２０４内には銅２０５が設けられている。
【０００７】
各電極２０２を形成する場合には、まず、１枚の銅箔を同心状にＶ字溝が並んだ波形に型押ししたものを、接着剤２０３を介して絶縁性基板２０１に接着する。その後、上記波形の銅箔における山の部分をそれぞれ除去することによって、複数の電極２０２を形成する。
【特許文献１】特開２０００−２２８２６５号公報
【特許文献２】特開２００１−１８６７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記従来のスリップリングは、電極と絶縁性基板との関係では、電極が凸部となって絶縁性基板上に設置された構造となっているのが一般的である。また、隣り合う各電極同士の間は、絶縁性基板の上方で間隙が設けられることによって絶縁されている。このような構造を形成するゆえ、隣り合う電極同士の間に塵埃が溜まると、その電極間で容易に短絡が生じる虞れがある。その結果、回転体側と固定体側との間で、電気信号を確実に授受することが困難になる。
【０００９】
加えて、上記従来のスリップリングでは、電極が絶縁性基板の表面から突出して形成されているので、隣り合う電極同士の間で絶縁性を確保するために、各電極間の間隙を比較的広く設ける必要がある。すなわち、各電極間の間隙は、流される電流電圧と距離との関係で決まり、装置のコンパクト化を困難にしている。
【００１０】
さらに、上記特許文献１のスリップリングには、製造に非常に手間がかかるという問題がある。すなわち、特許文献１では、複数の層からなる積層体をパターン形成するために、レジストの形成や、露光、現像、及び銅膜の形成を含むフォトリソグラフィ工程を複数回繰り返す必要があるため、その工程が極めて多くなり、製造コストが嵩むことが避けられない。一方、特許文献２では、波形形状の銅箔を絶縁性基板に貼り付けた後に、波形の銅箔における複数の山の部分を、それぞれ精密に除去しなければならいが、このような銅の薄膜の精密加工は、実際には極めて困難である。つまり、特許文献２には、電極を高精度に形成することが難しいという問題がある。
【００１１】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スリップリングの隣り合う電極間における短絡の発生を可及的に抑制すると共に、簡単な方法による高精度な電極の形成や、装置全体の小型化を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、この発明では、円板状の絶縁性基板に複数の溝部を同心円状に形成し、その溝部の内部表面に対して、電極を絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように形成した。
【００１３】
具体的に、本発明に係るスリップリングは、固定体と、該固定体に回転可能に支持された回転体との間で、複数の異なる電気信号を授受するスリップリングであって、上記固定体及び回転体の一方に設けられ、所定の間隔で同心円状に並んで形成された複数の溝部を有する円板状の絶縁性基板を備え、上記絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部には、上記絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように電極が形成され、上記電極は、上記固定体及び回転体の他方に設けられたブラシにより摺接される。
【００１４】
上記溝部は、該溝部の開口側端部に上記電極が設けられていない側壁を有していることが好ましい。
【００１５】
上記電極は、導電性のメッキ膜、フォトリソグラフィにより形成された導電性膜、及び導電性の印刷膜の何れか１つにより構成されていることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るロータリジョイントは、固定体と、該固定体に回転可能に支持された回転体と、上記固定体及び固定体の間で複数の異なる電気信号を授受する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、上記スリップリングは、上記固定体及び回転体の一方に設けられ、所定の間隔で同心円状に並んで形成された複数の溝部を有する円板状の絶縁性基板を備え、上記絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部には、上記絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように電極が形成され、上記電極は、上記固定体及び回転体の他方に設けられたブラシにより摺接されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るスリップリングの製造方法は、固定体と、該固定体に回転可能に支持された回転体との間で、複数の異なる電気信号を授受するスリップリングを製造する方法であって、上記固定体及び回転体の一方に設けられる円板状の絶縁性基板に、複数の溝部を所定の間隔で同心円状に並んで形成する第１の工程と、上記絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部に対し、上記固定体及び回転体の他方に設けられるブラシによって摺接される電極を、上記絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように形成する第２の工程とを備える。
【００１８】
上記第２の工程は、上記溝部を含む上記絶縁性基板の表面全体に導電性のメッキ膜を形成するメッキ工程と、上記メッキ膜が形成された上記絶縁性基板の表面を切削して、上記溝部の外部のメッキ膜を除去することにより、上記複数の溝部の内面に残されたメッキ膜によって複数の電極を形成する切削工程とを有することが好ましい。
【００１９】
−作用−
次に、本発明の作用について説明する。回転体が固定体に対して回転すると、絶縁性基板における複数の溝部に形成された各電極は、その各電極毎にブラシにそれぞれ摺接しながら、上記ブラシに対して相対的に回転する。このことにより、スリップリングにおいて、固定体と回転体との間で複数の異なる電気信号が授受される。
【００２０】
電極は、絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部に、その絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように形成されているため、溝部からのブラシの脱落が未然に防止される。また、隣り合う電極同士の間（つまり、隣り合う溝部同士の間）には絶縁性基板の一部が介在することとなる。すなわち、仮に、隣り合う溝部同士の間に塵埃が溜まったとしても、電極同士の間に塵埃が介在することがないので、隣り合う電極間における短絡を抑制することが可能となる。
【００２１】
さらに、隣り合う電極同士の間が絶縁性基板の一部によって確実に絶縁されているため、各電極間の絶縁性を維持しつつ、各電極同士の間隔を狭くすることができる。つまり、電極の数を減らさずにスリップリングを半径方向に小型化することが可能となる。
【００２２】
また、スリップリングを製造する場合には、溝部を形成する第１の工程と、電極を形成する第２の工程とを行う。すなわち、第１の工程では、円板状の絶縁性基板に、複数の溝部を所定の間隔で同心円状に並ぶように形成する。その後、第２の工程では、第１の工程で形成した溝部における内部表面の少なくとも一部に対し、電極を絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように形成する。
【００２３】
第２の工程では、例えば、メッキ工程と切削工程とを行うことが可能である。すなわち、メッキ工程では、溝部を含む絶縁性基板の表面背体に導電性のメッキ膜を形成する。続いて、切削工程では、メッキ膜が形成された絶縁性基板の表面を切削して、溝部の外部のメッキ膜を除去する。そうして、溝部の内面に残されたメッキ膜によって、電極を複数形成する。このことにより、スリップリングの電極を簡単な方法で高精度に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、まず、電極が絶縁性基板の溝部の内部表面の少なくとも一部に、その絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように形成されているため、溝部からのブラシの脱落を抑制できる。その結果、回転体側と固定体側との間の電気信号の授受を確実に維持することができる。
【００２５】
さらに、電極が絶縁性基板の表面よりも内側に位置するように形成されているため、仮に、隣り合う溝部同士の間に塵埃が溜まったとしても、電極同士の間に塵埃が介在することがないので、隣り合う電極間における短絡を抑制することができる。その結果、絶縁性を維持しながら電極同士の間隔を小さくして、装置の小型化を図ることができる。
【００２６】
そのことに加え、溝部を形成した後に、例えば、絶縁性基板の全体をメッキした後にその絶縁性基板の表面を切削する方法によって、複数の電極を簡単且つ高精度に形成することができ、製造コストの低下及び信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
《発明の実施形態１》
図７〜図１０は本発明の実施形態に係るスリップリング３１を備え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、図１７に示すように、例えばスポット溶接を行う溶接ロボットＲのアーム先端部に装着されるものである。
【００２９】
ここで、図７はロータリジョイントＡの外観を示す平面図であり、図８は、ロータリジョイントＡの外観を示す底面図である。図９は、図７及び図８におけるIX−IX線断面図であり、図１０は、図７及び図８におけるX−X線断面図である。また、図１７は、溶接ロボットＲの外観を示す側面図である。
【００３０】
溶接ロボットＲは、床面に固定された支持部９１と、支持部の上端部に回動可能に支持されたアーム９２と、アーム９２の先端部にロータリジョイントＡを介して回動可能に装着された溶接ガン９３とを備えている。
【００３１】
溶接ロボットＲは、溶接のための大電流が通る大電流ケーブル６１と、溶接ガン９３自体を駆動するサーボモータ（図示省略）のための中電力が通る中電力ケーブル６２と、溶接ガン９３を駆動するための電気信号が通る電気信号ケーブル６３とを有している。
【００３２】
上記大電流ケーブル６１は、アーム９２に係止固定された第１の大電流ケーブル６１ａと、先端が溶接ガン９３に接続された第２の大電流ケーブル６１ｂとにより構成されている。第１の大電流ケーブル６１ａの先端は、ロータリジョイントＡの固定側大電力コネクタ６４に接続されている。一方、第２の大電流ケーブル６１ｂの後端は、ロータリジョイントＡの回転側大電力ターミナル６５に接続されている。
【００３３】
上記中電力ケーブル６２は、アーム９２に係止固定された第１の中電流ケーブル６２ａと、先端が溶接ガン９３に接続された第２の中電流ケーブル６２ｂとにより構成されている。第１の中電流ケーブル６２ａの先端は、ロータリジョイントＡの固定側中電力コネクタ６６に接続されている。一方、第２の中電流ケーブル６２ｂの後端は、ロータリジョイントＡの回転側中電力コネクタ６７に接続されている。
【００３４】
また、上記電気信号ケーブル６３は、アーム９２に係止固定された第１の電気信号ケーブル６３ａと、溶接ガン９３に接続された第２の電気信号ケーブル６３ｂとにより構成されている。第１の電気信号ケーブル６３ａの先端は、ロータリジョイントＡの固定側電気信号コネクタ６８に接続されている。一方、第２の電気信号ケーブル６３ｂの後端は、ロータリジョイントＡの回転側電気信号コネクタ６９に接続されている。
【００３５】
こうして、溶接ロボットＲのアーム９２側の上記各ケーブル６１，６２，６３は、ロータリジョイントＡを介して溶接ガン９３にそれぞれ接続され、溶接ガン９３に対して必要な電力や電気信号が供給されるようになっている。
【００３６】
ロータリジョイントＡは、溶接ロボットＲのアーム９２側に取り付けられる略円筒状の固定体１と、溶接ガン９３側（ハンド側）に取り付けられる略円筒状の回転体６とを備えている。回転体６は固定体１に３６０°以上の角度に回動可能に連結支持されている。
【００３７】
図９及び図１０に拡大して示すように、上記固定体１は、図９及び図１０で上下方向に延びる円筒状のボス部３と、このボス部３の上下方向の略中央部分に一体的に固定されて外向きに延びる固定側フランジ２と、この固定側フランジ２に対して所定の間隔で対向配置された電力スリップリング２１とを有している。
【００３８】
一方、回転体６は上記固定体１のボス部３の内側に相対回転可能に嵌挿された円柱状の軸部７と、この軸部７の上端に一体的に固定された取付プレートである上側フランジ８と、軸部７の下端に一体的に固定された下側フランジ９と、この下側フランジ９の外側部分に一体的に固定されて外向きに延びる回転側フランジ５と、この回転側フランジ５に対して所定の間隔で対向配置された電気信号スリップリング３１とを備えている。上記軸部７と、上側フランジ８と、下側フランジ９とは、図１０に示すように、軸部７の軸方向に延びるボルト９６によって連結固定されている。
【００３９】
上側フランジ８は、上記固定体１のボス部３の上側に配置される一方、下側フランジ９は、上記ボス部３の下側に配置されている。上側フランジ８は、図１０に示すように、アーム９２の先端部における取付面９４にボルト９５により取付固定されるようになっている。
【００４０】
上記電力スリップリング２１は、回転側フランジ５と電気信号スリップリング３１との間の隙間に配置されている。一方、電気信号スリップリング３１は、固定側フランジ２と電力スリップリング２１との間の隙間に配置されている。
【００４１】
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、冷却水や空気等の流体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及び回転体６には、上記スイベルジョイント１１を含む流体通路１２が形成されている。
【００４２】
スイベルジョイント１１は、図９に示すように、固定体１のボス部３に形成されると共にボス部３の内周方向に延びる複数の環状溝１５により構成されている。すなわち、ボス部３の内周面には、例えば６つの環状溝１５が上下方向（軸方向）に所定の間隔で形成されている。上記各環状溝１５の上下方向（軸方向）両側には、ボス部３の内周方向に延びるシール溝１８が形成されている。各シール溝１８には、ゴム製のシールリング１９が嵌挿され、シールリング１９の内周面を、回転体６における軸部７の外周面に摺接させてシールするようになっている。そして、回転体６における軸部７の外周面により閉塞された環状溝１５は、上記流体通路１２の一部を構成している。
【００４３】
流体通路１２は、上記スイベルジョイント１１の環状溝１５と、固定体１に形成された複数の横穴７１と、回転体６に形成された複数の縦孔１７及び横穴７４，７５とにより構成されている。
【００４４】
上記横穴７１は、ボス部３の内部においてボス部３の半径方向に延びるように形成され、内側の一端が上記環状溝１５の底部に連通している。横穴７１は、各環状溝１５毎にそれぞれ設けられている。各横穴７１の外側の他端には、固定側流体ポート７３がそれぞれ設けられている。
【００４５】
上記縦孔１７は、軸部７の内部において軸部７の軸方向（図９で上下方向）に延びるように形成されている。各縦孔１７は、軸部７の周方向に例えば６つ並んで配置されている。上記横穴７４は、一端が縦孔１７の上部に連通する一方、他端が上記スイベルジョイント１１の環状溝１５に連通するように、軸部７に形成されている。各横穴７４は、互いに異なる環状溝１５に連通している。また、上記横穴７５は下側フランジ９に形成され、一端が縦孔１７の下部に連通する一方、他端には回転側流体ポート７６が設けられている。
【００４６】
こうして、流体通路１２を流れる流体は、固定側流体ポート７３、横穴７１、スイベルジョイント１１の環状溝１５、横穴７４、縦孔１７、横穴７５、及び回転側流体ポート７６を介して、固定体１と回転体６との間で授受されるようになっている。
【００４７】
上記固定側フランジ２には、図７及び図９に示すように、固定側電気信号コネクタ６８が設けられると共に、図８及び図１０に示すように、固定側大電力コネクタ６４及び固定側中電力コネクタ６６が設けられている。一方、回転側フランジ５には、図８及び図９に示すように、回転側電気信号コネクタ６９が設けられると共に、図８及び図１０に示すように、回転側大電力ターミナル６５及び回転側中電力コネクタ６７が設けられている。
【００４８】
上記電力スリップリング２１は、図９及び図１０に示すように、リング円板状の絶縁性基板２２と、絶縁性基板２２の下面に同心円状に配置された大電力用の集電リング２３及び中電力用の集電リング２４とを有している。絶縁性基板２２の外側部分は、固定側フランジ２に対してボルト２５により固定されている。
【００４９】
絶縁性基板２２の下面には、同心円状に複数の溝部２６が形成されている。そして、断面図である図１５に一部拡大して示すように、例えば、内側の３つの溝部２６における底部には、大電力用の集電リング２３がろう付けされると共にボルト２７等により取付固定されている。一方、例えば外側の６つの溝部２６における底部には、中電力用の集電リング２４が、同様にろう付けされると共にボルト２７等により取付固定されている。
【００５０】
回転側フランジ５には、図１０に示すように、回転側大電力ターミナル６５に接続された大電力用のブラシアッセンブリ２８が設けられている。大電力用のブラシアッセンブリ２８には、断面図である図１６に拡大して示すように、例えば６つのブラシ４１が設けられている。各ブラシ４１は、回転側フランジ５に対して基端部が固定された板バネ４２と、この板バネ４２の先端部に設けられた接点４３とにより構成されている。上記ブラシアッセンブリ２８には、例えば、板バネ４２の長さ方向に並ぶ２つのブラシ４１が、板バネ４２の幅方向に３列に並んで配置されている。そして、各列の２つのブラシ４１は、その板バネ４２の長さ方向が大電力用の集電リング２３の接線方向に向けられた状態で、各大電力用の集電リング２３にそれぞれ摺接するようになっている。
【００５１】
一方、図１０に示すように、絶縁性基板２２の上面側には、その絶縁性基板２２の半径方向に延びる３つのターミナル５１が設けられている。各ターミナル５１は、その内側端部が各大電力用の集電リング２３にそれぞれ接続される一方、外側端部が固定側大電力コネクタ６４に接続されている。つまり、大電力用の集電リング２３は、ターミナル５１を介して固定側大電力コネクタ６４に接続されている。
【００５２】
こうして、アーム９２側から固定側大電力コネクタ６４に供給される溶接用の大電力は、ターミナル５１、大電力用の集電リング２３、大電力用のブラシアッセンブリ２８、及び回転側大電力ターミナル６５を介して、溶接ガン９３側へ送られるようになっている。
【００５３】
また、回転側フランジ５には、図１０に示すように、回転側中電力コネクタ６７に接続された中電力用のブラシアッセンブリ２９が設けられている。中電力用のブラシアッセンブリ２９は、図示を省略するが、上記大電力用のブラシアッセンブリ２８と同様に板バネと接点とにより構成されたブラシを例えば６つ備えている。この中電力用のブラシアッセンブリ２９の各ブラシは、その板バネの長さ方向が中電力用の集電リング２４の接線方向に向けられた状態で、各中電力用の集電リング２４にそれぞれ摺接するようになっている。
【００５４】
一方、絶縁性基板２２の上面側には、例えば６本の配線５２が設けられている。各配線５２は、一端が各中電力用の集電リング２４にそれぞれ接続される一方、他端が固定側中電力コネクタ６６にそれぞれ接続されている。
【００５５】
こうして、アーム９２側から固定側中電力コネクタ６６に供給されるサーボモータ用の中電力は、配線５２、中電力用の集電リング２４、中電力用のブラシアッセンブリ２９、及び回転側中電力コネクタ６７を介して、溶接ガン９３側へ送られるようになっている。
【００５６】
上記電気信号スリップリング３１は、平面図である図４、底面図である図５、及び側面図である図６に示すように、固定体１と回転体６との間で、複数の異なる電気信号を授受するスリップリングであって、絶縁性基板３２と、複数の電極３３とを備えている。
【００５７】
絶縁性基板３２は、例えば、ＡＢＳ、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベークライト等の樹脂又は、これらにガラス繊維、合成繊維及びカーボン繊維等の繊維が混入された樹脂（いわゆるＦＲＰ）により構成することが可能である。そして、図１０に示すように、その内縁部において回転側フランジ５にボルト５３によって取付固定されている。
【００５８】
絶縁性基板３２は、図４に示すように、リング円板状に形成されると共に、一方の表面（図９及び図１０で上面）に上記複数の電極３３が、同心円状に並んで形成されている。一方、絶縁性基板３２は、図５に示すように、他方の表面（図９及び図１０で下面）に絶縁性基板３２の半径方向に延びる配線部３４が形成されている。
【００５９】
拡大断面図である図１、及び図５に示すように、絶縁性基板３２の下面には、絶縁性基板３２の半径方向に延びる複数の配線溝３５が形成されている。各配線溝３５の内側端部３５ａは、絶縁性基板３２の内縁部にそれぞれ形成されている。一方、配線溝３５の外側端部３５ｂは、上記各電極３３毎にそれぞれ対応して形成されている。すなわち、各配線溝３５の内側端部３５ａから外側端部３５ｂまでの長さは互いに異なっている。また、配線溝３５の外側端部３５ｂは、他の部分よりも深い穴に形成されている。
【００６０】
配線部３４は、図１に示すように、上記配線溝３５の内面のみを覆う導電性のメッキ膜３６により構成されている。すなわち、絶縁性基板３２の下面は、配線溝３５の内面がメッキ膜３６により覆われているが、その他の部分はメッキ膜３６により覆われずに露出している。
【００６１】
一方、絶縁性基板３２には、図１及び図４に示すように、複数の溝部３７が所定の間隔で同心円状に並んで形成されている。各溝部３７は、例えば断面Ｕ字状の溝に形成され、それぞれ同じ溝幅を有している。
【００６２】
電極３３は、図１に示すように、複数の溝部３７の各内部表面の少なくとも一部に、絶縁性基板３２の表面よりも内側に位置するように形成されている。すなわち、電極３３は、溝部３７の内部表面のみを覆う導電性のメッキ膜３８により構成され、後述のブラシ４８により摺接されるようになっている。絶縁性基板３２の上面は、溝部３７の内部表面がメッキ膜３８により覆われているが、その他の部分はメッキ膜３８により覆われずに露出している。メッキ膜３８は、溝部３７の内面に沿って形成され薄膜であるため、その表面は溝部３７と同じＵ字状の溝を構成している。こうして、電極３３は、絶縁性基板３２の表面の外側に突出しておらず、隣り合う電極３３同士の間は、絶縁性基板３２が介在することによって絶縁されている。
【００６３】
尚、溝部３７の断面形状は、特にＵ字状に限られるものではなく、例えば断面Ｖ字状や断面凹状等の他の形状であってもよい。また、電極３３は、溝部３７の内部表面の全体に亘って形成する必要はなく、例えば溝部３７の底側部分にのみ形成し、溝部３７が、その開口側端部に電極３３が設けられていない側壁を有するようにしてもよい。
【００６４】
また、図１に示すように、上記配線溝３５における外側端部３５ｂの底には、溝部３７側へ貫通する貫通孔４５が形成されている。貫通孔４５の内部表面は、メッキ膜４６により覆われている。メッキ膜４６は、上記電極３３のメッキ膜３８と、配線部３４のメッキ膜３６との双方に連続して一体に形成されている。こうして、電極３３及び配線部３４は、溝部３７の底部を貫通して設けられた接続部４７であるメッキ膜４６を介して電気的に接続されている。上記接続部４７は、各溝部３７毎に複数設けられており、図３に示すように、例えば３つの接続部４７を、溝部３７の長さ方向に所定間隔で並んで配置させることが好ましい。
【００６５】
固定側フランジ２には、図９に示すように、固定側電気信号コネクタ６８に接続された電気信号用のブラシアッセンブリ３０が設けられている。電気信号用のブラシアッセンブリ３０には、拡大底面図である図１１に示すように、複数のブラシ４８が設けられている。各ブラシ４８は、側面図である図１３に拡大して示すように、電極３３との摺接部が凸状に湾曲したモノフィラメントブラシにより構成されている。上記ブラシアッセンブリ３０には、図１１及び図１２に示すように、上記各ブラシ４８が、そのブラシ４８の幅方向（長さ方向に直交する方向）に２列に並んで配置されると共に、各ブラシ４８の摺接部が近接している。そして、各列の２つのブラシ４８は、その長さ方向が電極３３の接線方向に向けられた状態で、各電極３３にそれぞれ摺接するようになっている。
【００６６】
一方、図９及び拡大断面図である図１４に示すように、絶縁性基板３２の下面側には、配線部３４に接続される複数の接触端子４９が設けられている。各接触端子４９は、いわゆるスプリングプローブにより構成されており、バネの付勢力により各配線部３４にそれぞれ接触するようになっている。各接触端子４９は、配線５０を介して回転側電気信号コネクタ６９に接続されている。
【００６７】
こうして、アーム９２側から固定側電気信号コネクタ６８に供給される電気信号は、電気信号用のブラシアッセンブリ３０、電極３３、接続部４７、配線部３４、接触端子４９、配線５０、及び回転側電気信号コネクタ６９を介して、溶接ガン９３側へ送られるようになっている。
【００６８】
以上の構成により、ロータリジョイントＡは、固定体１に対する回転体６の回転状態でも、電気信号スリップリング３１において複数の電気信号を授受されると共に、電力スリップリング２１において複数の中電力及び大電力を授受され、さらに、スイベルジョイント１１において冷却水等の流体を授受するようになっている。
【００６９】
−製造方法−
次に、上記電気信号スリップリング３１の製造方法について説明する。
【００７０】
本実施形態の製造方法には、溝部３７及び配線溝３５を形成する第１の工程と、第１の工程の後に行われ、電極３３、配線部３４及び接続部４７を形成する第２の工程とが含まれる。さらに、第１の工程には、溝部形成工程と、配線溝形成工程と、貫通孔形成工程とが含まれる。一方、第２の工程には、例えば、メッキ工程と、切削工程とが含まれる。
【００７１】
まず、溝部形成工程では、円板状の絶縁性基板３２の一方の表面（上面）に対し、所定の間隔で同心円状に並ぶ複数の溝部３７を切削して形成する。また、配線溝形成工程において、絶縁性基板３２の他方の表面（下面）に対し、絶縁性基板３２の半径方向に延びる複数の配線溝３５を形成する。これら溝部形成工程及び配線溝形成工程は、どちらを先に行ってもよい。続いて、貫通孔形成工程において、溝部３７の底部を貫通する貫通孔４５を、各溝部３７毎に３つずつ形成する。
【００７２】
次に、メッキ工程では、拡大断面図である図２に示すように、絶縁性基板３２における溝部３７を含む表面全体に導電性のメッキ膜４０を形成する。そのことにより、溝部３７及び配線溝３５の内面と、貫通孔４５の内部とを含む絶縁性基板３２の表面には、メッキ膜４０が形成される。
【００７３】
その後、切削工程において、メッキ膜４０が形成された絶縁性基板３２の表面を、図２における１点鎖線に沿って切削し、溝部３７、配線溝３５及び貫通孔４５の外部のメッキ膜４０を除去する。そのことにより、図１に示すように、複数の溝部３７の内面に残されたメッキ膜３８によって複数の電極３３を形成し、配線溝３５の内面に残されたメッキ膜３６によって複数の配線部３４を形成し、さらに、貫通孔４５の内部に残されたメッキ膜４６によって複数の接続部４７を形成する。こうして、電極３３が、溝部３７の内部表面に絶縁性基板３２の表面よりも内側に位置するように形成される。以上の各工程により、電気信号スリップリング３１は製造される。
【００７４】
また、ロータリジョイントＡは、上記各工程により製造された電気信号スリップリング３１と、絶縁性基板２２に集電リング２３，２４が取り付けられて製造された電力スリップリング２１と、固定体１と、回転体６とを互いに組み付けることによって、製造される。
【００７５】
−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、まず、メッキ膜３８によって形成された電極３３が溝部３７の内部表面に形成されているため、この溝部３７からのブラシ４８の脱落を防止できる。その結果、固定体１側と回転体６側との間の電気信号の授受を確実に維持することができる。
【００７６】
さらに、メッキ膜３８である各電極３３を、溝部３７の内部表面のみに絶縁性基板３２の表面よりも内側に位置するように形成したので、隣り合う電極３３同士の間に絶縁性基板３２の一部を介在させることができる。言い換えれば、絶縁性基板３２の一部によって、隣り合う電極３３同士の間を絶縁することができる。したがって、仮に、隣り合う溝部３７同士の間に塵埃が溜まったとしても、電極３３同士の間に塵埃が介在することがないので、隣り合う電極３３同士の間における短絡を防止することができる。
【００７７】
さらに、隣り合う電極３３同士の間が絶縁性基板３２の一部によって確実に絶縁されているため、各電極３３間の絶縁性を維持しつつ、各電極３３同士の間隔を狭くすることができる。つまり、電極３３の数を減らさずに電気信号スリップリング３１及びロータリジョイントＡを半径方向に小型化することができる。
【００７８】
そのことに加え、溝部３７を形成した絶縁性基板３２に対し、その全体をメッキ膜により被覆した後に、絶縁性基板３２の表面を切削する方法によって、膜状の電極３３を溝部３７の内部表面に簡単且つ高精度に形成することができる。その結果、製造コストの低下及び信頼性の向上を図ることができる。
【００７９】
《発明の実施形態２》
図１８及び図１９は、本発明の実施形態２を示している。尚、以降の各実施形態では、図１〜図１７と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１９に示すように、本実施形態の電気信号スリップリング３１は、溝部３７の内部表面の一部に電極３３が形成されている。電極３３は溝部３７の内部表面を覆うメッキ膜３８により構成されている。また、溝部３７は、溝部３７の開口側の端部に電極３３が設けられていない側壁６０を有している。側壁６０は、絶縁性基板３２の表面に対して垂直な平面によって構成されている。こうして、電極３３は溝部３７の底側の表面にのみ形成されている。また、この構造の見方を変えると、隣り合う各電極３３同士の間には、断面矩形状の凸条に形成された突出部３９が設けられているとも言える。
【００８１】
この電気信号スリップリング３１を製造する場合には、上記実施形態１と同様に、溝部形成工程と、配線溝形成工程と、貫通孔形成工程と、メッキ工程とを行う。そのことにより、拡大断面図である図１８に示すように、絶縁性基板３２の表面はメッキ膜４０により覆われる。
【００８２】
その後、切削工程において、図１８に矩形波状の１点鎖線で示すように、溝部３７における開口側の内部表面を、絶縁性基板３２の表面と共に切削除去する。そのことにより、側壁６０を有する溝部３７が形成される。
【００８３】
この実施形態２によると、上記実施形態１と同様の効果を得ることができることに加え、溝部３７に電極３３が形成されない側壁６０を設けるようにしたので、隣り合う電極３３同士の間の絶縁性をさらに高めることができる。そのことに加え、側壁６０を絶縁性基板３２の表面に対して垂直な平面によって構成したので、溝部３７からのブラシ４８の脱落をさらに確実に抑制することができる。
【００８４】
《発明の実施形態３》
図２０〜図２２は、本発明の実施形態３を示している。
【００８５】
上記実施形態１では、接続部４７が貫通孔４５の内部に形成したメッキ膜４６により構成されていたのに対し、拡大断面図である図２２に示すように、本実施形態の接続部４７はピン５５により構成されている。
【００８６】
すなわち、絶縁性基板３２の貫通孔４５には、図２２に示すように、例えば銅等の導電性のピン５５が嵌挿されている。そして、ピン５５の上端は、溝部３７の内面と共にメッキ膜３８により覆われる一方、ピン５５の下端は、配線溝３５の内面と共にメッキ膜３６により覆われている。そのことにより、電極３３（つまり、メッキ膜３８）は、接続部４７であるピン５５を介して、配線部３４（つまり、メッキ膜３６）に導通されている。
【００８７】
この電気信号スリップリング３１を製造する場合には、上記実施形態１と同様に、溝部形成工程と、配線溝形成工程と、貫通孔形成工程とを行う。その後、図２０に示すように、接続部形成工程を行い、上記貫通孔４５にピン５５を嵌挿することにより、配線部３４と電極３３とを接続するための接続部４７を形成する。このとき、ピン５５の下端部を、配線溝３５の表面から僅かに下方へ突出させるようにしてもよい。
【００８８】
続いて、図２１に示すように、メッキ工程を行い、絶縁性基板３２の表面全体に導電性のメッキ膜４０を形成する。このことにより、溝部３７及び配線溝３５の内面と、ピン５５の上端及び下端とが、他の絶縁性基板３２の表面と共にメッキ膜４０により被覆される。
【００８９】
その後、上記実施形態１と同様に、切削工程を行い、メッキ膜４０が形成された絶縁性基板３２の表面を、図２１における１点鎖線に沿って切削し、溝部３７及び配線溝３５の外部のメッキ膜４０を除去する。そのことにより、図２２に示すように、電極３３がピン５５を介して配線部３４に接続された電気信号スリップリング３１が製造される。
【００９０】
したがって、この実施形態３によると、貫通孔４５の内部をピン５５により充填させるようにしたので、そのピン５５により電極３３と配線部３４とを確実に導通させることができる。
【００９１】
《発明の実施形態４》
上記実施形態１では、絶縁性基板３２の表面をメッキすることにより、電極３３や配線部３４を形成したが、本実施形態は、これら電極３３等を印刷法によって形成したものである。
【００９２】
すなわち、本実施形態の電気信号スリップリング３１は、絶縁性基板３２に対して直接に導電性膜を印刷することにより、図１に示すような導電性膜のパターンを形成する。そして、各パターンによって、電極３３、配線部３４及び接続部４７がそれぞれ形成されている。
【００９３】
この電気信号スリップリング３１を製造する場合には、まず、上記実施形態１と同様に、溝部形成工程と、配線溝形成工程と、貫通孔形成工程とを行う。その後に、印刷法による電極形成工程と配線部形成工程とを行う。
【００９４】
すなわち、電極形成工程では、複数の溝部３７の内部表面にのみ、導電性膜３８を例えばインクジェット方式で印刷することによって複数の電極３３を膜状に形成する。このとき、溝部３７の外側における絶縁性基板３２の表面には導電性膜が印刷されない。また、配線部形成工程では、上記電極形成工程と同様に、配線溝３５の内部表面にのみ、導電性膜３６をインクジェット方式で印刷することにより配線部３４を膜状に形成する。すなわち、配線溝３５の外部における絶縁性基板３２の表面には導電性膜が印刷されない。
【００９５】
電極形成工程及び配線部形成工程は、何れを先に行ってもよく、同時に行うようにしてもよい。また、上記電極形成工程又は配線部形成工程では、貫通孔４５の内部に導電性膜４６を印刷して形成することにより、配線部３４と電極３３とを接続する接続部４７を形成する。つまり、接続部４７は、電極３３又は配線部３４と同時に印刷されて形成される。
【００９６】
したがって、この実施形態４によると、電極３３、配線部３４及び接続部４７をインクジェット方式等の印刷法によってパターン形成するようにしたので、上記各実施形態における切削工程を行う必要がない。すなわち、工程数を低減して、さらに簡単な方法により電気信号スリップリング３１を製造することができる。また、製造コストを低減することが可能となる。
【００９７】
尚、本実施形態において、接続部４７を印刷法により形成する代わりに、上記実施形態３で説明したようなピン５５を貫通孔４５に嵌挿することによって形成することが可能である。この場合、ピン５５の上端は、溝部３７の内面と共に、印刷された導電性膜３８により被覆される。一方、ピン５５の下端は、配線溝３５の内面と共に、印刷された導電性膜３６によって被覆される。このようにすれば、印刷によって形成された電極３３及び配線部３４の間をさらに確実に導通させることができる。
【００９８】
《その他の実施形態》
上記実施形態では、電極３３を導電性のメッキ膜により形成すること、及び導電性の印刷膜により形成することについて説明したが、その他に、フォトリソグラフィにより電極３３を形成することが可能である。
【００９９】
すなわち、上記実施形態１と同様に、溝部形成工程と、配線溝形成工程と、貫通孔形成工程とを行う。その後に、溝部３７及び配線溝３５に対し、フォトリソグラフィによって導電性膜をパターン形成する。そのことにより、溝部３７の内部表面に膜状の電極３３を形成すると共に、配線溝３５の内部表面に膜状の配線部３４を形成する。感光性膜の露光や現像を行う工程が必要となるが、特許文献１のように何層にも亘ってフォトリソグラフィを複数回繰り返す必要がなく、また、切削工程を省略することができる。
【０１００】
また、上記各実施形態では、スリップリング３１を回転体６に設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、固定体１にスリップリング３１を設けるようにしてもよい。また、膜状の電極３３の構成及びその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。ブラシの構成についても、特に上記実施形態に限定されない。
【０１０１】
また、本発明のスリップリング３１は、ロータリジョイントＡに限らず、その他にも、固定体及び回転体の間で電気信号を授受する構造に対して同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上説明したように、本発明は、回転側と固定側との間で電気信号を授受するためのスリップリング、及びそのスリップリングの製造方法について有用であり、特に、スリップリングの隣り合う電極間における短絡の発生を可及的に抑制すると共に、簡単な方法による高精度な電極の形成や、装置全体の小型化を可能にする場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施形態１の電気信号スリップリングを示す拡大断面図である。
【図２】表面全体がメッキ膜により被覆された絶縁性基板を示す断面図である。
【図３】配線部を拡大して示す底面図である。
【図４】電気信号スリップリングの外観を示す平面図である。
【図５】電気信号スリップリングの外観を示す底面図である。
【図６】電気信号スリップリング３１の側断面を示す断面図である。
【図７】ロータリジョイントの外観を示す平面図である。
【図８】ロータリジョイントの外観を示す底面図である。
【図９】図７及び図８におけるIX−IX線断面図である。
【図１０】図７及び図８におけるX−X線断面図である。
【図１１】電気信号用のブラシアッセンブリを示す底面図である。
【図１２】電気信号用のブラシアッセンブリを示す側面図である。
【図１３】電気信号用のブラシアッセンブリのブラシを示す側面図である。
【図１４】配線部に接触する接触端子を示す側面図である。
【図１５】電力スリップリングの要部を拡大して示す断面図である。
【図１６】大電力用のブラシアッセンブリを示す側断面図である。
【図１７】溶接ロボットの外観を示す側面図である。
【図１８】実施形態２における表面全体がメッキ膜により被覆された絶縁性基板を示す断面図である。
【図１９】実施形態２の電気信号スリップリングを示す拡大断面図である。
【図２０】実施形態３における貫通孔にピンが嵌挿された絶縁性基板を示す断面図である。
【図２１】実施形態３における表面全体がメッキ膜により被覆された絶縁性基板を示す断面図である。
【図２２】実施形態３の電気信号スリップリングを示す拡大断面図である。
【図２３】従来の電気信号スリップリングを示す断面図である。
【図２４】従来の電気信号スリップリングを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
Ａ      ロータリジョイント
１      固定体 
６      回転体 
３１      電気信号スリップリング（スリップリング） 
３２      絶縁性基板 
３３      電極 
３４      配線部 
３５      配線溝 
３６      メッキ膜、導電性膜 
３７      溝部 
３８      メッキ膜、導電性膜
３９      突出部 
４５      貫通孔 
４６      メッキ膜、導電性膜
４７      接続部 
４８      ブラシ 
【図１】
2009129782.tif 000003
【図２】
2009129782.tif 000004
【図３】
2009129782.tif 000005
【図４】
2009129782.tif 000006
【図５】
2009129782.tif 000007
【図６】
2009129782.tif 000008
【図７】
2009129782.tif 000009
【図８】
2009129782.tif 000010
【図９】
2009129782.tif 000011
【図１０】
2009129782.tif 000012
【図１１】
2009129782.tif 000013
【図１２】
2009129782.tif 000014
【図１３】
2009129782.tif 000015
【図１４】
2009129782.tif 000016
【図１５】
2009129782.tif 000017
【図１６】
2009129782.tif 000018
【図１７】
2009129782.tif 000019
【図１８】
2009129782.tif 000020
【図１９】
2009129782.tif 000021
【図２０】
2009129782.tif 000022
【図２１】
2009129782.tif 000023
【図２２】
2009129782.tif 000024
【図２３】
2009129782.tif 000025
【図２４】
2009129782.tif 000026