ロータリージョイント

【課題】
高電力を扱う場合のスパーク発生を防止することができ、かつ高寿命化を図ることができるロータリージョイントを提供する。
【解決手段】
ロータリージョイント５０は、第１の接続部材５２と第２の接続部材５４とを備えている。第１の接続部材の内部導体５６と、第２の接続部材の内部導体７０との導通は、第１の接続部材の内部導体の湾曲状凹部と、第２の接続部材の内部導体である有底円筒体の内部に挿入されたスプリング付き接触子８６の先端の湾曲状凸部との摺動接触によって実現される。また、第１の接続部材の外部導体５８と、第２の接続部材の外部導体７２との導通は、導電性リング受け６８と、導電性スプリング受け９４と、導電性リング受けと導電性スプリング受けとの間に設けられた２個の導電性リング９６，９８とにより実現される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体と固定体との電気接続を行うロータリージョイント、特に衛星通信用のパラボラアンテナを回転体に搭載する場合に使用して好適なロータリージョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のロータリージョイントは、特許文献１に開示されているように、同軸型のロータリージョイントとして図１に示されたものがある。図１において、ロータリージョイント１０は、回転体／固定体の一方に取り付けられる第１の接合部材１２と、回転体／固定体の他方に取り付けられる第２の接合部材１４とから構成されている。
【０００３】
第１の接合部材１２は、同軸状の内部導体１６と外部導体１８とからなり、内部導体と外部導体との間は、円筒状の絶縁体２０で絶縁されている。同様に、第２の接合部材１４は、同軸状の内部導体２２と外部導体２４とからなり、内部導体と外部導体との間は、円筒状の絶縁体２６で絶縁されている。各外部導体１８，２４は、各接合部材１２，１４の筐体を構成している。
【０００４】
外部導体１８と外部導体２４とは、ボールベアリング２８を介して回転自在に組み合わされている。ボールベアリング２８は、内外２つの環状体からなる止め板３０，３２によって、外部導体１８，２４に取り付けられている。外部導体１８と外部導体２４とが互いに対向する面間の軸線方向距離ｄを十分に小さい寸法に設定すると、これら対向面がコンデンサの役割を果たし、高周波電力を通過させることができる。
【０００５】
内部導体１６と内部導体２２との間には、図２に示すように先端が円錐状の接触針３４と圧縮コイルスプリング３６が配設されている。スプリング３６は、内部導体２２と接触導通するとともに、接触針３４を上方に付勢して、内部導体１６に設けられた円錐状の凹部３８と接触導通させる。
【０００６】
外部導体１８の端部の外周部にはねじ部４０が設けられ、外部導体２４の端部の外周部にはねじ部４２が設けられている。ねじ部４０，４２には、同軸ケーブルのコネクタ（図示せず）が、それぞれ螺合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３１４７０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来のロータリージョイントにおいては、第１の接合部材１２の内部導体１６と、第２の接合部材１４の内部導体２２との間に隙間（距離ｄ）が存在するため、高電力を扱う場合にスパークが発生しやすい。また、接触針の先端が尖っているので、接触針の先端部による受け部の摩耗が激しく、摩耗粉が溜まるとスパークが発生しやすい。このようなスパークの発生は、送受信用のＲＦ信号に悪影響を与えるとともに、ロータリージョイントも寿命を短くするという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、高電力を扱う場合のスパーク発生を防止することができ、かつ高寿命化を図ることができるロータリージョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のロータリージョイントは、絶縁体を挟んで同軸状に設けられた第１の内部導体と第１の外部導体とを有する第１の接続部材を備えている。第１の内部導体の一端は、湾曲状凹部を形成している。さらに、絶縁体を挟んで同軸状に設けられた第２の内部導体と第２の外部導体とを有する第２の接続部材を備えている。第２の内部導体は、有底円筒体で構成され、有底円筒体の内部には、スプリング付き接触子が挿入されている。スプリング付き接触子の先端は、第１の内部導体の湾曲状凹部に当接する湾曲状凸部を形成している。
【００１１】
ロータリージョイントは、さらに、第１の外部導体に固定された環状の導電性リング受けと、第２の外部導体の外周部に挿入されたコイルスプリングと、第２の外部導体の外周部とコイルスプリングとの間に、第２の外部導体の外周部に嵌合され、コイルスプリングの一端が当接する導電性スプリング受けと、導電性リング受けと導電性スプリング受けとの間であって、第２の外部導体の外周部に挿入された２個の第１および第２の導電性リングとを備えている。
【００１２】
第１および第２の導電性リングは、それぞれ、両側面が平坦かつ平行である。第１の導電性リングと接触する、導電性リング受けの面は平坦であり、第２の導電性リングと接触する、導電性スプリング受けの面は平坦である。導電性スプリング受けは、コイルスプリングによって第２の導電性リングの方に付勢される。
【００１３】
第１の内部導体の一端の湾曲状凹部と、スプリング付き接触子の先端の湾曲状凹部とは、接触した状態で隙間が生じないように形成されている。
【００１４】
スプリング付き接触子の接触子部分は、銀カーボンで作るのが好適である。また、導電性リング受けおよび２個の導電性リングは、それぞれ、金メッキされたステンレスで作るのが好適である。
【００１５】
導電性スプリング受けは、円筒部と、この円筒部に連なり、円筒部から張り出す環状の張出し部とを有し、張出し部の一面が第２の導電性リングに接触し、張出し部の他面がコイルスプリングに接触するようにするのが好適である。
【００１６】
導電性スプリング受けの円筒部の、張出し部とは反対側の端部は、複数の切込みが設けられて、複数の弾性片を構成するのが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のロータリージョイントによれば、第１の接続部材と第２の接続部材との接合において、２つの内部導体間の導通は、湾曲状の凹部と湾曲状の凸部との摺動接触によって行われるので、耐磨耗性に優れ、かつ、接触子は銀カーボンで作られているので、スパークが発生しない。
【００１８】
また、２つの外部導体間の導通は、摺動接触する２つの導電性リングを介して行われるので、従来のようにコンデンサを構成する隙間がない。このため、スパークが発生しない。
【００１９】
このように、本発明のロータリージョイントはスパークが発生しない構造となっているので、寿命の長いロータリージョイントを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のロータリージョイントの断面図である。
【図２】従来のロータリージョイントの内部導体部分の断面図である。
【図３】本発明の一実施例のロータリージョイントの断面図である。
【図４】図３のロータリージョイントの分解斜視図である。
【図５】スプリング付き接触子の断面図である。
【図６】回転するアンテナを示す正面図である。
【図７】回転するアンテナを示す側面図である。
【図８】ロータリージョイントをアンテナに取り付ける様子を示す分解断面図である。
【図９】ロータリージョイントをアンテナに取り付けた状態を示す断面図である。
【図１０】図９の構成において、ボールベアリングの代わりに滑りベアリングを用いた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施例を、図３および図４に基づいて説明する。
【００２２】
ロータリージョイント５０は、回転体／固定体の一方に取り付けられる第１の接続部材５２と、回転体／固定体の他方に取り付けられる第２の接続部材５４とを備えている。
【００２３】
第１の接続部材５２は、内部導体５６と、内部導体５６を同軸状に取り囲む外部導体５８と、内部導体５６と外部導体５８との間を絶縁する絶縁体６０とから構成される。絶縁体６０は円筒状であるが、下端部は、外部導体５８の下端部を覆うように、軸方向と直交する方向に拡がっている。なお、外部導体５８は、第１の接続部材の筐体を構成している。
【００２４】
内部導体５６は、弾性（ばね性）を持たせるため燐青銅製とし、下端が湾曲状の凹部となるように形成されている。外部導体５８は黄銅製であり、円筒状端部の外周部に設けられたネジ部６２（コネクタを構成する）と、ネジ部６２に連なるフランジ６４とを有している。フランジ６４には、固定用の穴６６が設けられている。
【００２５】
外部導体５８の円筒状下端部の外周部には、環状の導電性リング受け６８が、嵌合固定される。導電性リング受け６８は、上面および下面が、平坦かつ平行に形成されており、上面はフランジ６４の下面に、当接している。このような導電性リング受け６８は、後述する導電性リングとの摩擦を小さくするために、金メッキされたステンレスで作られている。
【００２６】
第２の接続部材５４は、内部導体７０と、内部導体７０を同軸状に取り囲む外部導体７２とを備えている。内部導体７０は基部を有する有底円筒体であり、円筒部７１と外部導体７２との間は空間７４となっている。内部導体７０は、弾性（ばね性）を持たせるため燐青銅製とする。外部導体７２は、第２の接続部材５４の筐体を構成し、黄銅製である。
【００２７】
内部導体７０を構成する有底円筒体の基部７６と外部導体７２とは、絶縁体７８によって絶縁されている。絶縁体７８は円筒状であるが、上端部は、外部導体７２の内周底面８０を覆うように、軸方向と直交する方向に拡がっている。外部導体７２は、後述するコイルスプリングを係止するフランジ８２を有している。また、外部導体７２の外周部にはネジ部７３が設けられ、コネクタを構成している。
【００２８】
内部導体７０の円筒部７１の内部には、ばね材よりなるスプリング８４が導電性接着材によって接着されたスプリング付き接触子８６が挿入される。このときスプリング８４の下端は、円筒部７１の底部に当接する。接触子８６は、図５に示すように、上端が湾曲状の凸部となるように形成されている。この湾曲状凸部８８は、第１の接続部材５２の内部導体５６の湾曲状凹部９０と接触する際に、大電力通過時にスパークの発生を防止するため、接触面に隙間が生じないように形成される。さらに、スパークの発生を防止するために、接触子は銀カーボン製とする。
【００２９】
第１の接続部材５２と第２の接続部材５４とは、コイルスプリング９２，導電性スプリング受け９４，２個の第１および第２の導電性リング９６，９８が介在されて、接合される。実際の使用形態では、例えば第１の接続部材５２は、回転体に設けられ、第２の接続部材５４は、固定体に設けられて、組み立てられる。
【００３０】
コイルスプリング９２は、ばね材で作られており、外部導体７２の円筒部７５の外周部に挿入され、コイルスプリング９２の下端は外部導体のフランジ８２に当接する。
【００３１】
スプリング受け９４は、図４に示すように、円筒部１００と、この円筒部に連なり、円筒部から張り出す環状張出し部１０２と、この張出し部の外周部に連なる環状側部１０４とから構成される。環状張出し部１０２と環状側部１０４とは、リング収容部を構成する。環状張出し部１０２の上面および下面は、平坦かつ平行に形成されている。このようなスプリング受け９４は、外部導体７２の外周部に嵌合できるように、スプリング受け９４の円筒部１００の内径は、外部導体７２の円筒部７５の外径より少し大きくなるように設定される。スプリング受け９４は、弾性（ばね性）を持たせるため、燐青銅製である。スプリング受けの円筒部下端には、軸方向に複数の切込み１０６が設けられ、内側方向に押圧力を作用させる弾性片１０８を形成する。
【００３２】
各導電性リング９６，９８は、上面および下面が、平坦かつ平行に形成されており、摩耗を小さくするために、金メッキされたステンレスで作られる。これら２個の導電性リング９６，９８は、導電性リング受け６８と導電性スプリング受け９４との間に装着される。
【００３３】
ロータリージョイント５０の組立ては、次のようにして行われる。まず、第１の接続部材５２を、回転体（図示せず）に取り付け、第２の接続部材５４を、固定体（図示せず）に取り付ける。次に、スプリング付き接触子８６を、スプリング８４を下にして、第２の接続部材５４の内部導体７０の円筒部７１内に挿入する。
【００３４】
続いて、コイルスプリング９２を第２の接続部材５４の外部導体７２の円筒部７５の外周にはめ込む。
【００３５】
続いて、スプリング受け９４を、第２の接続部材５４の外部導体７２の円筒部７５の外周とコイルスプリング９２との間に挿入する。このとき、スプリング受け９４の弾性片１０８が外部導体７２の円筒部７５の外周に押圧接触して、スプリング受けは軸方向には摺動するが、回転しないように保持される。また、スプリング受け９４の環状張出し部１０２の下面が、コイルスプリング９２の上端に当接する。このため、スプリング受け９４は、リング９６，９８の方へ押し付けられる。
【００３６】
続いて、スプリング受け９４の張出し部１０２の上面と環状側部１０４の内面とで囲まれた空間に、２個の導電性リング９６，９８を装着する。
【００３７】
最後に、第１の接続部材５２を、リング受け６８の下面が、第１のリング９６の上面に接触するようにして取り付ける。
【００３８】
図３は、ロータリージョイト５０が組み立てられた状態を示している。この状態で、スプリング８４は、接触子８６の湾曲状凸部８８を第１の接続部材５２の内部導体５６の湾曲状凹部９０に押し付ける。また、コイルスプリング９２は、スプリング受け９４を下方から押し上げ、２個の導電性リング９６，９８を、リング受け６８に対して押し付ける。
【００３９】
第１の接続部材５２が取り付けられた回転体が回転すると、内部導体５６の湾曲状凹部９０は、接触子８６の湾曲状凸部８８に対して、電気的導通を保持しながら摺動回転する。また、リング受け６８は、第１のリング９６に対して電気的導通を保持しながら摺動回転する。一方、スプリング受け９４は、第２のリング９８に対して電気的導通を保持しながら摺動回転する。このとき、第１のリング９６がリング受け６８の回転につれて回転しても、第２のリング９８に対して電気的導通を保持しながら摺動する。このようにリング受け６８と第１のリング９６とは、対向する全面が接触して摺動し、および第１のリング９６と第２のリング９８とは、対向する全面が接触して摺動する。したがって、摺動接触する面の摩耗が少ないという利点がある。
【００４０】
以上のような構成のロータリージョイント５０によれば、第１の接続部材５２の内部導体５６から、接触子８６を経て、第２の接続部材５４の内部導体７０の基部７６に至る第１の経路と、第１の接続部材５２の内部導体５６から、第２の接続部材５４の内部導体７０の円筒部７１を経て基部７６に至る第２の経路との２つの経路を経て電流が流れるので、大電流を流すことができる。また、第１の接続部材５２の内部導体５６の湾曲状凹部９０と、接触子８６の湾曲状凸部８８との接触面積は小さいが、大電力通過時にスパークが発生しない。
【００４１】
本実施例のロータリージョイント５０を、例えば、衛星を追尾するアンテナと固定された架台との間に用いて、電源とＲＦ信号の両方を伝達する場合、第１の接続部材５２を回転側のアンテナに固定し、第２の接続部材５４を架台に固定する例を、図６〜図９を参照して説明する。
【００４２】
図６および図７に示すアンテナ１１０は、衛星を追尾するために、上下，左右に回転する。アンテナ１１０は、アンテナ取付け具１１２に取り付けられ、アンテナ取付け具１１２は回動軸１１４によってアーム１１６に支持されている。アーム１１６は、回転台１１８に固定されている。回転台１１８の回転中心には、第１の接続部材５２がフランジ６４の穴６６にボルトを挿通することによって、固定される。架台１２０には、第１の接続部材５２の中心軸に合わせて、第２の接続部材５４が固定される。
【００４３】
アンテナ１１０から引き出されるケーブル１２１は、ロータリージョイント５０の第１の接続部材５２のコネクタに接続される。
【００４４】
図８および図９を参照して、回転台１１８と架台１２０との組み付けを説明する。
【００４５】
架台１２０には、ボールベアリング１２２を介して、回転台１１８を構成する回転板１２４が回転可能に取り付けられる。回転板１２４の回転中心部分には開口１２６が設けられている。この開口１２６には、架台１２０の上部が露出している。開口１２６に対応した架台部分には凹部１２８が設けられており、この凹部１２８の底に開けられた穴に、第２の接続部材５４が固定されている。このとき、第２の接続部材５４のネジ部７３は、架台１２０の下部に設けられた凹部１３０に露出している。
【００４６】
一方、第１の接続部材５２がボルト１３１で固定された取付け板１３２を、回転板１２４に固定する際に、まず、コイルスプリング９２を、第２の接続部材５４の外部導体７２の外周部に挿入し、次に、スプリング受け９４を外部導体７２とコイルスプリング９２との間に挿入する。続いて、スプリング付き接触子８６を、有底円筒体である内部導体７０の円筒部７１の内部に挿入する。続いて、２個のリング９６，９８をスプリング受け９４の上部にはめ込む。
【００４７】
以上のような状態で、第１の接続部材５２の中心軸が、第２の接続部材５４の中心軸に一致するようにして、取付け板１３２を回転板１２４にボルト１３４で固定する。取付け板１３２と回転板１２４とで、回転台１１８を構成する。固定された状態を、図９に示す。
【００４８】
以上の例では、回転台１１８は２個のボールベアリング１２２によって架台１２０に支持されているが、１個のボールベアリングであってもよい。
【００４９】
また、ボールベアリングの代わりに滑りベアリングを用いることもできる。図１０は、滑りベアリング１３６を用いた例を示す。滑りベアリング１３６には、焼結含油金属と呼ばれる多孔質中に潤滑油を含ませた材料が用いられる。
【００５０】
以上の例では、第１の接続部材５２を回転体に、第２の接続部材５４を固定体に取り付けたが、第１の接続部材５２を固定体に、第２の接続部材５４を回転体に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
５０ロータリージョイント
５２第１の接続部材
５４第２の接続部材
５６内部導体
５８外部導体
６０絶縁体
６２ネジ部
６４フランジ
６６穴
６８導電性リング受け
７０内部導体
７１円筒部
７２外部導体
７３ネジ部
７４空間
７５円筒部
７６基部
７８絶縁体
８０内周底面
８２フランジ
８４スプリング
８６接触子
８８湾曲状凸部
９０湾曲状凹部
９２コイルスプリング
９６第１の導電性リング
９８第２の導電性リング
１００円筒部
１０２環状張出し部
１０４環状側部
１０８弾性片
１１０アンテナ
１１２アンテナ取付け具
１１４回動軸
１１６アーム
１１８回転台
１２０架台
１２１ケーブル
１２２ボールベアリング
１２４回転板
１２６開口
１２８凹部
１３０凹部
１３１ボルト
１３２取付け板
１３４ボルト
１３６滑りベアリング

【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体を挟んで同軸状に設けられた第１の内部導体と第１の外部導体とを有する第１の接続部材を備え、第１の内部導体の一端は、湾曲状凹部を形成し、
絶縁体を挟んで同軸状に設けられた第２の内部導体と第２の外部導体とを有する第２の接続部材を備え、第２の内部導体は、有底円筒体で構成され、
前記有底円筒体の内部に挿入されたスプリング付き接触子を備え、前記スプリング付き接触子の先端は、第１の内部導体の前記湾曲状凹部に当接する湾曲状凸部を形成し、
第１の外部導体に固定された環状の導電性リング受けを備え、
第２の外部導体の外周部に挿入されたコイルスプリングを備え、
第２の外部導体の外周部と前記コイルスプリングとの間に、第２の外部導体の外周部に嵌合され、前記コイルスプリングの一端が当接する導電性スプリング受けを備え、
前記導電性リング受けと前記導電性スプリング受けとの間であって、第２の外部導体の外周部に挿入された２個の第１および第２の導電性リングを備え、第１および第２の導電性リングは、それぞれ、両側面が平坦かつ平行であり、
第１の導電性リングと接触する、前記導電性リング受けの面が平坦であり、
第２の導電性リングと接触する、前記導電性スプリング受けの面が平坦であり、
前記導電性スプリング受けは、前記コイルスプリングによって第２のリングの方に付勢される、ロータリージョイント。
【請求項２】
第１の内部導体の前記湾曲状凹部と、前記スプリング付き接触子の先端の前記湾曲状凹部とは、接触した状態で隙間が生じないように形成されている、請求項１に記載のロータリージョイント。
【請求項３】
前記スプリング付き接触子の接触子部分は、銀カーボンで作られている、請求項２に記載のロータリージョイント。
【請求項４】
前記導電性リング受けおよび前記２個の導電性リングは、それぞれ、金メッキされたステンレスで作られている、請求項３に記載のロータリージョイント。
【請求項５】
前記導電性スプリング受けは、円筒部と、この円筒部に連なり、円筒部から張り出す環状の張出し部とを有し、前記張出し部の一面が第２の導電性リングに接触し、前記張出し部の他面が前記コイルスプリングに接触する請求項１〜４のいずれかに記載のロータリージョイント。
【請求項６】
前記導電性スプリング受けの円筒部の、前記張出し部とは反対側の端部は、複数の切込みが設けられて、複数の弾性片を構成する、請求項５に記載のロータリージョイント。

【図１】