专利名称：滑环装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及适合在具有监视摄像机或者机器人机构等的回转部的机构中进行信号传送的滑环装置。
背景技术：
以往，关于在产业用机器人的关节部的那样的弯曲或者旋转动作部中经常使用的滑环，即使对于连续旋转或者反转也能够始终保持固定侧和旋转侧的配线连接以实现通电，从而避免配线的复杂的牵拉缠绕(引t回)或者弯曲疲劳等引起的断线。具体地说， 例如日本特开2003-116249号公报的图11、图12所示，该滑环装置构成为这样的结构具有在旋转轴上固定多个集电环而成的旋转轴部、和在外壳上连接导电刷以及端子而成的固定部，穿过旋转轴的中空贯通孔向外部引出与集电环连接的引线，使与固定部的端子连接的各导电刷始终与各集电环滑动接触，从而将旋转轴侧引线和外壳侧的端子之间电连接起来。另一方面，作为防盗、防灾用警报系统等中的影像信号输入单元，使用了监视摄像机，在旋转自如地支承监视摄像机的支承座上配置滑环，经由滑环进行摄像机和支承体侧之间的信号传递。例如在日本特开2005-278071号公报中，示出了监视摄像机的滑环结合结构，并且示出了使在基板上安装的滑环内的第一旋转轴和在摄像机支承座上固定的第二旋转轴以能够同心旋转的方式结合的结构。但是，最近在监视摄像机市场中，要求更高清晰度的画质，因而使用了高清晰度监视摄像机。在现在的监视摄像机中，以IOOMbps左右的传送速度来应对20 40万像素的影像信息，与此相对，在这种能够应对高清晰度的摄像机影像信号中，需要以(^bps单位的传送速度来高速传送100万像素数以上的高清晰度图像数据或者200万像素数以上的全高清晰度图像数据。上述现有的滑环装置是仅仅将引线分别与始终滑动的电刷和集电环电连接的结构，引线部分、滑环部分、引线部分这三个部分的信号传送路径仅仅是单纯地串联连接，而并未考虑阻抗的匹配性，所以在能够应对高清晰度的摄像机影像信号那样的高速、高频信号中存在这样的问题在传送路径的连接点(繋￥目)处发生反射，产生不能良好地传送信号的状态，信号的衰减大，可靠性差。
实用新型内容本实用新型的目的是获得一种滑环装置，其不仅能够利用于可应对高清晰度的监视摄像机等的信号的高速传送中，而且也能够利用于可应对全高清晰度(” > 高精細度) 的监视摄像机等的信号的高速传送中。本实用新型的滑环装置的特征在于，将中空管状的轴经由轴支承件以旋转自如的方式支承在主体外壳的筒部的内侧，将通过交替地层叠多个集电环和绝缘环而构成的集电体一体且同心状地设置于上述轴，使支承于上述主体外壳的多个电刷各自的末端部以滑动自如的方式与上述各集电环的周面接触。并且，将与上述各集电环电连接的多条引线导入至轴内，使该多条引线中的两条以上引线由屏蔽线构成。与集电体的多个集电环电连接的多条引线中的两条以上采用双绞线(带屏蔽功能)，由此能够使在该引线中传送的信号不容易接受噪声，能够减小放射噪声。另外，当使所使用的双绞线的阻抗尽可能与滑环部分相等时，因阻抗的不匹配而引起的信号的反射也减少，能够形成劣化少的信号。其结果，能够进行与可应对高清晰度的摄像机影像信号那样的高速、高频信号的传送，能够在高清晰度监视摄像机等中采用滑环装置。
现在参考构成该原始公开的一部分的附图图1是表示本实用新型的一种实施方式的滑环装置的俯视图。图2是图1的主剖视图。图3是说明图1中的集电体的细节的局部主剖视图。图4是表示图1的集电环和电刷的关系的局部侧视图。图5是图1的轴和集电体的局部剖视立体图。图6是图1的支架的立体图。
具体实施方式
下面根据附图，说明本实用新型的实施方式的滑环装置。图1以及图2表示滑环装置的整体结构，在主体外壳的筒部10的内侧，通过由一对球轴承构成的轴支承件12、14以相对旋转自如的方式支承有圆筒管状的轴16。在筒部 10的一端部外周，一体设置有用于安装该滑环装置的安装凸缘10a，另外，在筒部10的圆筒内周面，在其中间部以向内突出的形状形成有定位用的环状阶梯部10b，一对球轴承12、14 被安装成使各自的外圈的端面与环状阶梯部IOb抵接。在轴16的一个端部设置有环状凸肩部16a，该环状凸肩部16a从轴方向外侧与一个轴支承件12的内圈的端面抵接。在轴16的另一端部的外周面形成有螺纹部16b，在从轴16的另一端将轭(yoke) 18嵌插到该轴16上后，使螺母20与轴16的螺纹部16b螺合， 由此，在轭18的一端侧的中央部突出设置的环状突部18a从轴方向外侧按压另一个轴支承件14的内圈，从而对筒部10和轴16之间的轴支承件12、14施加预压力，将轴16相对于主体外壳稳定且不松动地支承成能够相对旋转自如。在轭18的另一端侧设置有凹部18b，在拧紧了螺母20时该螺母20收容在凹部18b 内，从而阻止了螺母20从轭18的端面探出。在轭18上以贯通其径向的方式形成有螺纹孔 18c，在该螺纹孔18c中贯穿拧入开槽紧固螺钉(^ ft I； ) 22，并使其端面压接于轴16，由此轭18相对于轴16固定。这样，主体外壳的筒部10和轴16以相对旋转自如的方式结合。在轴16的一端侧，以从此处突出的形状一体设置有集电体对。如图3以及图5所示，该集电体M由绝缘性的支架26、多个圆环状集电环观和多个圆环状绝缘环30构成。 支架沈由绝缘性树脂的成型体形成，如图6所示，在圆盘状端板^a的一个面的中心部垂直地竖立设置轴部并且在该轴部^b的外周面，成放射状且在周方向等间隔地排列设置轴方向较长的3个的肋板沈(3，各肋板26c的径向末端缘位于以轴部26b为中心的预定圆的圆周上。另外，圆环状集电环观和圆环状绝缘环30形成为具有与上述预定圆大致相同的内径的圆环状。圆环状绝缘环30的外径与端板^a的外径相同，圆环状集电环28形成为具有比端板的外径小的外径。然后，对于支架沈，使放射状的肋板26c分别贯穿插入于多个集电环观和多个绝缘环30的内径部，从而集电环观和绝缘环30从端板26a依次以交替的方式层叠，在集电环观和绝缘环30分别各层叠了 6个后，将圆筒状套管32嵌套安装于支架沈的另一端部， 由此集电环观和绝缘环30以层叠状态被夹持在端板26a和套管32之间，由此构成集电体 24。在组装成集电体M的状态下，在端板以及各绝缘环30之间分别夹有直径比它们要小的集电环28，后述的多个电刷分别以适度的接触压力与集电环观的外周面滑动接触， 此时，通过端板^a以及各绝缘环30来保持电刷的位置，以使电刷在轴方向上不从集电环 28的位置探出。集电体M通过使其套管32部分与轴16的一个端部开口嵌合而被一体固定在轴16上。集电体M的各集电环观分别与由形成第一传送路径的多条引线构成的引线组34 连接。具体地说，在各集电环观的内周分别形成有圆锥面，对于每一个集电环观，通过激光焊接或者软钎焊等将引线的芯线端部与圆锥面电连接。与各集电环观连接的引线穿过支架26中的各肋板26c之间，并穿过轴16向外部导出。这里，集电体M中的基部侧(即套管32侧)的两个集电环观设定为高频信号用， 其他四个集电环观分别设定为电源用、接地用、以及两个控制信号用。另外，在本实施方式中，设定为高频信号用的两个集电环洲与带有屏蔽功能、且芯线被绝缘层包覆的双绞线型 (twisted pair)的引线3 连接，其他的集电环观与作为通常的包覆线的引线34b连接， 从轴16向外部导出的引线组34与连接器38连接。屏蔽引线3 中的两根信号线34al经过扭绞处理后与连接器38连接，屏蔽引线3 中的屏蔽线34a2在与连接器38连接的监视摄像机侧的接收电路内与接地用的引线34b连接。此外，在屏蔽引线34a的端部，信号线 34al以及屏蔽线34a2 —起被热收缩管36捆扎。这里，在将集电体M组装于轴16时，并不是将支架沈的肋板26c部分直接嵌入轴16内，而是构成为经由与肋板26c嵌合的套管32来进行嵌合，所以轴16的内径与该套管32相应地被设定得较大。因此，能够没有任何问题地使用体积稍大一点的带有屏蔽功能的引线3 作为插入到轴16内的引线34。在轴16的内部，填充绝缘性的粘接剂40，将引线34 —体地固定在轴16内。由此，即使对于滑环装置的固定侧和可动侧的相对的运动，也能够防止通过引线34的振动而发生的断线或者接触不良。在主体外壳的筒部10的一端侧，设置有覆盖集电体M的罩部件42，该集电体M 以从轴16的一端突出的方式设置。用筒部10和罩部件42构成主体外壳。该罩部件42的一部分由电路基板44构成，该电路基板44以与通过集电体M的轴线的平面正交的方式配置。在该电路基板44上，遵照集电环观的排列地在轴线方向排列并植入设置有与集电体 24中的每一集电环28对应的成对的电刷46。更具体地说，如图4所示，在相对于通过集电体M的轴心且与电路基板44垂直的面(图4中单点划线的位置)对称的位置配置有与各集电环28对应的成对的电刷46，各对电刷46的基部贯穿电路基板44，并通过软钎焊而与电路基板44上的电路图形电连接，由此各对电刷46的基部被电路基板44以机械方式支承，电刷46的各末端部与集电环观的周面弹性接触。在电路基板44上，与每一对电刷46对应地形成有连接成对的电刷46之间并且也连接与所述电刷46对应的外部连接用端子的电路图形。如图1所示，形成第二传送路径的引线组48的引线与外部连接用端子电连接。亦即，外部连接用端子中，与设定为高频信号用的集电环观滑动接触的电刷46所对应的外部连接用端子、与带有屏蔽功能且芯线被绝缘层包覆的双绞线型的引线48a连接，与其他的集电环观滑动接触的电刷46所对应的外部连接用端子、与作为通常的包覆线的引线48b连接，这些引线的引线组48与连接器50连接。屏蔽引线48a中的两根信号线48al在扭绞处理后与连接器50连接，屏蔽引线48a的屏蔽线48a2在与连接器50连接的处理装置侧的接收电路内与接地用的引线34b连接。此夕卜，在屏蔽引线48a的端部，信号线48al以及屏蔽线48a2—起被热收缩管52捆扎。在电路基板44中的各电刷46的端部的软钎焊部、以及外部连接用端子的与引线连接的软钎焊连接部，填充有绝缘性粘接剂M，从而保证了连接的可靠性。在这样构成的滑环装置中，例如在将其应用于监视摄像机的情况下，在以主体外壳的筒部10和轴16的轴心作为铅直方向的状态下，将主体外壳的筒部10利用其安装凸缘IOa固定于监视摄像机安装用的基板，并且将监视摄像机以使其被悬吊的方式安装于轭 18，将监视摄像机经由滑环装置支承成相对于基板旋转自如。另外，将引线组34的连接器 38与监视摄像机连接，并且将引线组48的连接器50与进行监视摄像机的控制和影像信息的处理的处理装置侧连接，将来自处理装置的电源和控制信号等通过滑环装置提供给监视摄像机，并且通过滑环装置向处理装置传递来自监视摄像机的影像信息。来自监视摄像机的影像信号经由利用引线组34的传送路径、使集电环观和电刷 46滑动接触的滑环部的传送路径、以及利用引线组48的传送路径向处理装置传送，但是在能够应对高清晰度的摄像机影像信号那样的高速、高频信号的情况下，若不使各传送路径的阻抗匹配，则会在各传送路径的连接点处发生反射，从而信号不能良好地传送，并且衰减增大。在上述滑环装置中，对于集电环观和与其滑动接触的电刷46，由于在传送高频信号时多个集电环观之间的距离和电刷46的尺寸越小就越能够抑制衰减，所以对使它们在可能的范围内减小这一方面进行了改进。此外，在减小了集电体M的情况下，若采用与之对应的轴，则难以在轴内贯穿插入多个引线特别是屏蔽线，但是通过对减小了的集电体M 使用套管32，能够使其与确保了预定的内径的轴16嵌合，由此能够在滑环装置中应用包含屏蔽引线34a的引线组34。在上述实施方式的情况下，在监视摄像机和滑环部的传送路径中采用包含屏蔽引线34a的引线组34，同时在滑环部和外部的处理装置的传送路径中采用包含屏蔽引线48a 的引线组48，并使滑环部的阻抗与这些传送路径的阻抗匹配。其结果，能够缓和来自监视摄像机的高速、高频的影像信号在各传送路径或其连接点处的衰减，能够实现高速传送。另外，在上述实施方式中，在集电体M中，在基部侧设置高频信号用的集电环观， 这是为了尽可能缩短引线长度、确保信号的传送可靠性。以上，说明了本实用新型的实施方式，但是上述实施方式只不过是单纯的例示，并不是限定性地解释本实用新型的范围。本实用新型的范围通过权利要求书来定义，属于与权利要求书等同的范围内的变形或者变更都包含在本实用新型的范围内。
权利要求1.一种滑环装置，其特征在于，上述滑环装置具有中空管状的轴，其经由轴支承件以旋转自如的方式支承在主体外壳的筒部的内侧；集电体，其通过交替层叠多个集电环和绝缘环而构成，并且该集电体呈同心状地设置于上述轴；多个电刷，它们与上述各集电环对应地设置，各个上述电刷的基部支承于上述主体外壳，并且各个上述电刷的末端部以滑动自如的方式与上述各集电环的周面接触；和多条引线，它们被导入到上述轴内，各条上述引线的末端导线部与上述各集电环电连接，而且，上述多条引线中的两条以上引线由屏蔽线构成。
2.根据权利要求1所述的滑环装置，其特征在于，上述多条引线中的一条引线是接地线，该接地线与上述屏蔽线中的一条屏蔽线连接。
3.根据权利要求1所述的滑环装置，其特征在于，为了固定保持上述弓I线，在上述轴的内部填充粘接剂并使其固化。
4.根据权利要求1所述的滑环装置，其特征在于，上述集电体以从上述轴的末端突出的形状设置在该轴的末端，上述屏蔽线中的信号线与上述多个集电环中的接近上述轴的集电环连接。
5.根据权利要求2所述的滑环装置，其特征在于，上述集电体以从上述轴的末端突出的形状设置在该轴的末端，上述屏蔽线中的信号线与上述多个集电环中的接近上述轴的集电环连接。
6.根据权利要求4所述的滑环装置，其特征在于，上述集电体具有绝缘性支架，该绝缘性支架通过呈放射状地排列多个分隔片而构成、 并且在纵长方向的一端形成有凸肩部，上述集电体通过从上述绝缘支架的上述端板朝向上述纵长方向的另一端交替地层叠上述集电环和上述绝缘环而构成，该集电体中的上述支架的另一端部与上述轴的末端部嵌合。
7.根据权利要求5所述的滑环装置，其特征在于，上述集电体具有绝缘性支架，该绝缘性支架通过呈放射状地排列多个分隔片而构成、 并且在纵长方向的一端形成有凸肩部，上述集电体通过从上述绝缘支架的上述端板朝向上述纵长方向的另一端交替地层叠上述集电环和上述绝缘环而构成，该集电体中的上述支架的另一端部与上述轴的末端部嵌合。
8.根据权利要求6所述的滑环装置，其特征在于，上述集电体中的上述支架的另一端部经由圆筒状套管与上述轴的末端部嵌合，上述支架的外径设定为比上述轴的内径小。
9.根据权利要求7所述的滑环装置，其特征在于，上述集电体中的上述支架的另一端部经由圆筒状套管与上述轴的末端部嵌合，上述支架的外径设定为比上述轴的内径小。
专利摘要本实用新型的目的是获得一种能够传送高速、高频信号的滑环装置。将中空管状的轴经由轴支承件以旋转自如的方式支承在主体外壳的筒部，将通过交替地层叠多个集电环和绝缘环而构成的集电体一体且同心状地设置于轴，将多个电刷支承于主体外壳，各个电刷的末端部以在集电环上滑动自如的方式与各集电环接触，而且，使多条引线导入至轴内，各条引线的末端导线部与各集电环电连接。并且，多条引线中的两条以上引线由屏蔽线构成。
文档编号H01R39/08GK202308720SQ20112050066
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月3日 优先权日2010年11月4日
发明者山本昌史, 远藤薰 申请人:日本电产伺服有限公司