JP2021114403A - 回転コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】回転を伴う部材間において安定した通電を維持することができる回転コネクタを提供する。【解決手段】導電性を有し駆動力伝達部２０が設けられ回転駆動される一方の回転部材２と、導電性を有し駆動力伝達部３０が設けられ一方の回転部材２に従動して回転する他方の回転部材３と、径方向に重なる両方の駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄにそれぞれ圧接される弾性変形可能な一連の導電部材４と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、回転を伴う部材間において駆動力を伝達しながら通電を行うための回転コネクタに関する。

半導体製造機等の回転機器においては、回転駆動される駆動軸に対して通電を行うことにより半導体部品に対する表面処理を行うものが知られている。

例えば、特許文献１においては、フープめっき設備において回転駆動される駆動軸に通電ロールが接続され駆動軸と共に回転するようになっている。駆動軸から通電ロールに供給された電流は、半導体部品の表面の電解処理に利用される。

また、駆動軸の端部は、通電ロールの端部において軸方向に凹む凹部に挿入された状態で、通電ロールを径方向に貫通するネジ孔に螺挿されるボルトの先端によって径方向に押圧され、駆動軸の端部の外周面が凹部の内周面に圧接されることにより接続されている。尚、駆動軸の端部に接続される通電ロールを異なる形状のものに付け換えることにより、複数種類の半導体部品の表面加工に対応できるようになっている。

特開２０１１−２２２４６３号公報（第６頁、第５図）

特許文献１においては、ボルトの押圧力によって駆動軸と通電ロールとの間で機械的接続および電気的接続が成されており、回転駆動される駆動軸の駆動力を通電ロールに伝達しつつ駆動軸と通電ロールとの間に導電通路を形成している。しかしながら、駆動軸と通電ロールは回転を伴うことから接続部分においてボルトに緩みが生じることがあり、ボルトの押圧力が弱まることで駆動軸と通電ロールとの圧接状態が変化し、駆動軸と通電ロールとの間の接触抵抗が変動することにより、駆動軸から通電ロールへの通電が不安定になる虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転を伴う部材間において安定した通電を維持することができる回転コネクタを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の回転コネクタは、
導電性を有し駆動力伝達部が設けられ回転駆動される一方の回転部材と、
導電性を有し駆動力伝達部が設けられ一方の前記回転部材に従動して回転する他方の回転部材と、
径方向に重なる両方の前記駆動力伝達部の外周面にそれぞれ圧接される弾性変形可能な一連の導電部材と、を備えている。
これによれば、弾性変形可能な一連に形成された導電部材が両方の回転部材の駆動力伝達部の外周面に圧接されていることから、導電部材が弾性変形することにより接触抵抗の変動が抑制され、当該圧接状態が回転駆動時にも維持されることにより、一方の駆動力伝達部の外周面、導電部材、他方の駆動力伝達部の外周面を繋ぐ導電経路が確実に形成される。このように、回転コネクタは、駆動力伝達部同士の係合により駆動力を伝達しつつ回転部材間において安定した通電を維持できる。また、導電部材は弾性変形可能であるため、一方の回転部材と他方の回転部材との機械的接続および電気的接続を簡単に行うことができる。

それぞれの前記駆動力伝達部は、中心軸に沿って延びる平坦面を有していてもよい。
これによれば、回転に伴って駆動力伝達部が互いにバランスよく力を受けるため、駆動力伝達部の外周面から導電部材に作用する力の周方向の偏りが小さく、接触抵抗の変動を抑制することができる。

前記導電部材は、両方の前記回転部材の外周面にそれぞれ圧接される弾性圧接部を周方向に複数均等に有していてもよい。
これによれば、弾性圧接部を両方の回転部材の外周面に周方向にバランスよく圧接させることができる。

前記導電部材は、前記弾性圧接部を一連に繋ぐ環状の連結部を有していてもよい。
これによれば、回転に伴う導電部材の変形を抑制することができるとともに、両方の回転部材に外周から緊迫力を付与し両方の駆動力伝達部を確実に係合させることができる。

前記導電部材は、両方の前記回転部材よりも導電率が高くてもよい。
これによれば、導電部材によって回転部材間における導電通路を確実に形成することができる。

一方の前記回転部材には、前記導電部材の軸方向の移動を規制する移動規制部材が固定されていてもよい。
これによれば、駆動力伝達部に対する導電部材の軸方向の移動を防止することができる。

前記移動規制部材は、前記導電部材を覆うカバーであってもよい。
これによれば、導電部材に対する外部からの接触を防止することができる。

本発明の実施例における回転コネクタを示す斜視図である。 実施例の回転コネクタの分解斜視図である。 実施例の回転コネクタを示す一部断面図である。 実施例の回転コネクタを示す図３のＡ−Ａ断面図である。 変形例１における回転コネクタを示す一部断面図である。 変形例２における回転コネクタを示す一部断面図である。 変形例２における駆動力伝達部の構造を示す斜視図である。尚、説明の便宜上、図７では駆動軸および従動軸のみを図示している。

本発明に係る回転コネクタを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る回転コネクタにつき、図１から図４を参照して説明する。以下、図３の正面側から見て左右側を回転コネクタの左右側として説明する。

本実施例の回転コネクタ１は、例えば半導体製造機の回転箇所に用いられ、回転駆動される一方の回転部材と、一方の回転部材に従動して回転する他方の回転部材との間で図示しない高周波電源から供給される高周波の電気を通電するものである。

図１〜図３に示されるように、回転コネクタ１は、図示しない半導体製造機の駆動部により回転駆動される一方の回転部材としての駆動軸２と、該駆動軸２に従動して回転する他方の回転部材としての従動軸３と、駆動軸２および従動軸３を機械的に接続する駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄにそれぞれ圧接される一連に形成された導電部材４と、駆動軸２に固定され導電部材４の外周を覆う移動規制部材としてのカバー５と、から構成されている。

駆動軸２および従動軸３は、導電性を有する金属製の断面円形状の柱状体である。尚、駆動軸２および従動軸３は、金属製のものに限らず、導電性を有する樹脂等の導電材料により形成されていてもよい。また、駆動軸２と従動軸３は、同じ導電材料により形成されていてもよいし、異なる導電材料により形成されていてもよい。

図２〜図４に示されるように、駆動軸２および従動軸３には、軸方向に対向する端部にそれぞれ径方向に重なる断面半円形状の駆動力伝達部２０，３０が設けられている。駆動力伝達部２０，３０は、駆動軸２および従動軸３の中心軸に沿って延び径方向に対向する平坦面２０ａ，３０ａを有しており、両平坦面２０ａ，３０ａが係合することで動力を伝達するようになっている。尚、駆動力伝達部において径方向に対向する面は、平坦面に限らず曲面であってもよい。さらに、駆動力伝達部において径方向に対向する面には、凹凸等が設けられていてもよい。

駆動軸２は、駆動力伝達部２０の平坦面２０ａを従動軸３の駆動力伝達部３０の平坦面３０ａに径方向に当接させることにより、駆動軸２の駆動力が互いに係合する駆動力伝達部２０，３０によって従動軸３に伝達され、従動軸３は駆動軸２と共に回転するようになっている。

また、図３に示されるように、駆動力伝達部２０の先端面２０ｂは、駆動力伝達部３０の根元側に形成される従動軸３の端面３０ｃに軸方向に当接するとともに、駆動力伝達部３０の先端面３０ｂは、駆動力伝達部２０の根元側に形成される駆動軸２の端面２０ｃに軸方向に当接している。すなわち、駆動力伝達部２０，３０は、相補的な形状を成している。

駆動力伝達部２０，３０は、互いに軸方向に近づく方向への移動を規制している。尚、駆動力伝達部２０，３０は、導電部材４が常に駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄにそれぞれ圧接される範囲内であれば、軸方向両側への移動が許容されていてもよい。

図１〜図３に示されるように、カバー５は、略円筒形状を成し、導電部材４を内径側に収容可能な円筒部５０と、円筒部５０の軸方向左端部から内径方向に延びる固定フランジ部５１と、を有している。尚、カバー５は、セラミックスや樹脂等の絶縁体から形成されている。

図３に示されるように、円筒部５０の内径側に導電部材４が収容された状態において、導電部材４の外周面、詳しくは後述する連結部４１，４１の外周面は、円筒部５０の内周面に沿って当接している。尚、導電部材４の外周面と円筒部５０の内周面とは、径方向に離間していてもよい。

また、円筒部５０の内径側に導電部材４が収容された状態において、導電部材４の軸方向左端は、固定フランジ部５１の軸方向右端面に軸方向に当接し、導電部材４の軸方向右端は、円筒部５０の軸方向右端と軸方向に揃って配置される。すなわち、円筒部５０に対する導電部材４の挿入進度を固定フランジ部５１との当接によって規定することができる。そのため、回転コネクタ１の組立作業性が高い。

また、固定フランジ部５１には、その内径側に軸方向に貫通する貫通孔５１ａが設けられている。カバー５は、貫通孔５１ａに駆動軸２が挿通された状態で駆動軸２の外周面に対して圧入固定される。すなわち、カバー５および導電部材４は、駆動軸２と共に回転する。尚、カバー５の駆動軸２への固定は圧入以外の方法であってもよい。

図２〜図４に示されるように、導電部材４は、金属製の略円筒形状の板バネであり、軸方向中央部が内径方向に撓む断面略円弧形状を成し周方向に１２等配される弾性圧接部４０と、各弾性圧接部４０の軸方向両端をそれぞれ周方向に一連に繋ぐ環状の連結部４１，４１と、を有している。尚、導電部材４は、駆動軸２および従動軸３よりも導電率が高い導電材料から形成される。

また、導電部材４の取り付け前の状態（図２参照）において、内径方向に撓む弾性圧接部４０の軸方向中央部の内面４０ａにおける最小内径部Ｍの内径寸法は、駆動力伝達部２０，３０が機械的に接続された状態における駆動力伝達部２０，３０の外径寸法よりも小さく形成されている。

すなわち、導電部材４の内径側に駆動力伝達部２０，３０が挿通されることにより、各弾性圧接部４０の軸方向中央部が外径側に均等に押し広げられる。これにより、各弾性圧接部４０は圧縮状態となり、その弾性復元力によって内面４０ａが駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄに略均等な力で圧接され、駆動軸２と従動軸３とが導電部材４を介して電気的に接続される。

例えば、図４において矢印で示されるように、図示しない高周波電源から駆動軸２に供給された電流は、駆動力伝達部２０の外周面２０ｄから駆動力伝達部２０の外周面２０ｄに圧接される弾性圧接部４０に流れ、連結部４１，４１を通って駆動力伝達部３０の外周面３０ｄに圧接される弾性圧接部４０から駆動力伝達部３０の外周面３０ｄに流れ、従動軸３に供給される。尚、本実施例の回転コネクタ１は、上述したように導電部材４を介して駆動軸２と従動軸３とが電気的に接続されるものであり、駆動力伝達部２０，３０の径方向に対向する平坦面２０ａ，３０ａ間において電流は流れなくてもよい。

以上説明したように、回転コネクタ１は、導電性を有し駆動力伝達部２０が設けられ回転駆動される駆動軸２と、導電性を有し駆動力伝達部３０が設けられ駆動軸２に従動して回転する従動軸３と、径方向に重なる駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄにそれぞれ圧接される弾性変形可能な一連の導電部材４を備えている。これによれば、弾性変形可能な一連に形成された導電部材４の弾性圧接部４０が駆動軸２および従動軸３の駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄに圧接されていることから、導電部材４の弾性圧接部４０が弾性変形することにより接触抵抗の変動が抑制され、当該圧接状態が回転駆動時にも維持されることにより、駆動力伝達部２０の外周面２０ｄ、導電部材４、駆動力伝達部３０の外周面３０ｄを繋ぐ導電経路（図４参照）が確実に形成される。このように、回転コネクタ１は、駆動力伝達部２０，３０同士の係合により駆動力を伝達しつつ駆動軸２と従動軸３との間で安定した通電を維持できる。

また、導電部材４は弾性変形可能であるため、駆動軸２と従動軸３との機械的接続および電気的接続を簡単に行うことができる。詳しくは、駆動軸２に固定されるカバー５の内径側に導電部材４が収容された状態で、図３において鎖線で示される挿入前状態の従動軸３の駆動力伝達部３０の平坦面３０ａを駆動軸２の駆動力伝達部２０の平坦面２０ａと径方向に対向させ、導電部材４の内径側に軸方向に挿入することにより、駆動軸２と従動軸３との機械的接続および電気的接続をワンタッチで簡単に行うことができる。

また、駆動力伝達部２０，３０は、相補的な形状となっており、駆動力伝達部２０，３０の先端面２０ｂ，３０ｂが駆動軸２および従動軸３の端面２０ｃ，３０ｃに軸方向に当接することにより、導電部材４の内径側に軸方向に挿入される従動軸３の挿入進度が規定される。そのため、回転コネクタ１の組立作業性が高い。

また、駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄと各弾性圧接部４０の内面４０ａとの接触面積が確保された状態が維持されるため、高周波の電流が通電されても発熱が生じ難く、発熱による損傷を防止することができる。

また、駆動力伝達部２０，３０は、中心軸に沿って延びる平坦面２０ａ，３０ａを有するとともに、相補的な形状を成している。これによれば、回転に伴って駆動力伝達部２０，３０が互いにバランスよく力を受けるため、駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄから導電部材４に作用する力の周方向の偏りが小さく、接触抵抗の変動を抑制することができる。

また、導電部材４は、弾性圧接部４０を周方向に複数均等に有している。これによれば、各弾性圧接部４０の内面４０ａを駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄに周方向にバランスよく圧接させることができ、駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄから導電部材４に作用する力の周方向の偏りをさらに小さくすることができる。

また、導電部材４は、駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄに各弾性圧接部４０の軸方向中央部の内面４０ａを圧接させているため、駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄから導電部材４に作用する力を安定させることができる。また、各弾性圧接部４０の内面４０ａは、駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄにおける略同一の軸方向位置において圧接されるため、導電部材４を軸方向にコンパクトに構成することができる。

また、導電部材４は、各弾性圧接部４０を一連に繋ぐ環状の連結部４１、４１を有している。これによれば、回転に伴う導電部材４の変形を抑制することができるとともに、駆動軸２および従動軸３に外周から緊迫力を付与し駆動力伝達部２０，３０を確実に係合させることができる。さらに、導電部材４は、各弾性圧接部４０の軸方向両端が環状の連結部４１、４１により一連に繋がれることにより略円筒形状を成しているため、回転に伴う導電部材４の変形がさらに抑制されている。

また、導電部材４は、駆動軸２および従動軸３よりも導電率が高い導電材料により形成されている。これによれば、導電部材４によって駆動力伝達部２０，３０間における導電通路を確実に形成することができる。

また、回転駆動する駆動軸２には、導電部材４の軸方向の移動を規制する移動規制部材としてのカバー５が固定されている。これによれば、駆動力伝達部２０，３０に対する導電部材４の軸方向の移動を防止することができ、各弾性圧接部４０の内面４０ａを駆動力伝達部２０，３０の外周面２０ｄ，３０ｄに確実に圧接させることができる。

また、カバー５により導電部材４の外周が覆われているため、導電部材４に対する外部からの接触を防止することができる。

また、カバー５の内径側においては、導電部材４の連結部４１，４１の外周面が円筒部５０の内周面に沿って当接しているため、連結部４１，４１の強度が高められ、各弾性圧接部４０を安定して弾性変形させることができる。また、カバー５により、導電部材４の過剰な変形による破損が防止されるため、駆動力伝達部２０，３０における機械的接続および導電部材４による駆動力伝達部２０，３０間の電気的接続が確実に保たれる。

また、導電部材４およびカバー５は、駆動軸２および従動軸３と共に回転するため、これらの部材間において回転による摩耗が発生することがなく、メンテナンス性が高い。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、駆動軸２および従動軸３の駆動力伝達部２０，３０は、駆動軸２および従動軸３の中心軸に沿って延びる平坦面２０ａ，３０ａを有する断面半円形状に形成されるものとして説明したが、これに限らず、駆動力伝達部は、径方向に重なり駆動力を回転軸から従動軸に伝達できるものであれば、例えば図５に示される変形例１のように、駆動軸１０２および従動軸１０３の中心軸に対して傾斜する傾斜面１０２ａ，１０３ａをそれぞれ有する形状に形成されてもよい。

また、図６および図７に示される変形例２のように、駆動軸２０２および従動軸２０３の軸方向に対向する端部から軸方向に突出する鉤状の凸部２２０，２３０と、凹部２２１，２３１とが互いにキー結合されることにより駆動力伝達部が構成されていてもよい。この場合、図６に示されるように、導電部材２０４の各弾性圧接部２４０の内面２４０ａは、駆動力伝達部の位置における外周面２２０ａ，２３０ａに対して軸方向に異なる位置でそれぞれ圧接されていてもよい。

また、前記実施例では、導電部材４は、略円筒形状の板バネから構成されるものとして説明したが、これに限らず、導電部材は、例えば連結部がＣ字状に形成される有端状の板バネから構成されていてもよい。また、導電部材は、弾性変形可能なものであれば、板バネ以外から構成されていてもよい。さらに、導電部材は、全体が弾性変形可能である必要はなく、少なくとも駆動力伝達部に当接する部位が弾性変形可能であればよい。

また、前記実施例では、導電部材４は、各弾性圧接部４０の軸方向両端が連結部４１，４１により一連に繋がっているものとして説明したが、これに限らず、例えば、各弾性圧接部の軸方向一端のみが連結部により一連に繋がっていてもよい。

また、弾性圧接部は、軸方向中央部が周方向に繋がってその内面が駆動力伝達部の外周面に環状に圧接されていてもよい。

また、前記実施例では、弾性圧接部４０は、周方向に１２等配されるものとして説明したが、これに限らず、導電部材における弾性圧接部の数や配置は自由に構成されてよい。

また、前記実施例では、弾性圧接部４０は、軸方向中央部が内径方向に撓む断面略円弧形状を成すものとして説明したが、これに限らず、弾性圧接部は他の断面形状を有するものであってもよい。

また、導電部材は、駆動軸および従動軸よりも導電率が高い導電材料から形成されるものに限らず、導電部材は、駆動軸および従動軸と導電率が同じ導電材料から形成されてもよいし、導電率が低い導電材料から形成されてもよい。

また、回転コネクタは、導電部材の外周を覆うカバーを有していなくてもよい。この場合、導電部材の軸方向の移動を規制する移動規制部材は、例えば導電部材と軸方向に当接する前記実施例の固定フランジ部５１のような円板形状に構成されてもよい。

また、移動規制部材は、駆動軸に固定されるものに限らず、従動軸に固定されていてもよい。

また、回転コネクタは、移動規制部材を有していなくてもよい。

また、前記実施例では、回転コネクタ１は、回転を伴う部材間において高周波の電気を通電するものとして説明したが、これに限らず、回転を伴う部材間において低周波の電気を通電するものや電気信号を伝達するものであってもよい。また、回転コネクタは、半導体製造機以外の回転機器に適用されてもよい。

１ 回転コネクタ
２ 駆動軸（一方の回転部材）
３ 従動軸（他方の回転部材）
４ 導電部材
５ カバー（移動規制部材）
２０，３０ 駆動力伝達部
２０ａ，３０ａ 平坦面
２０ｄ，３０ｄ 外周面
４０ 弾性圧接部
４０ａ 内面
４１ 連結部
５０ 円筒部
５１ 固定フランジ部
２２０，２３０ 凸部（駆動力伝達部）
２２１，２３１ 凹部（駆動力伝達部）

Claims (7)

1. 導電性を有し駆動力伝達部が設けられ回転駆動される一方の回転部材と、
   導電性を有し駆動力伝達部が設けられ一方の前記回転部材に従動して回転する他方の回転部材と、
   径方向に重なる両方の前記駆動力伝達部の外周面にそれぞれ圧接される弾性変形可能な一連の導電部材と、を備えている回転コネクタ。
2. それぞれの前記駆動力伝達部は、中心軸に沿って延びる平坦面を有している請求項１に記載の回転コネクタ。
3. 前記導電部材は、両方の前記回転部材の外周面にそれぞれ圧接される弾性圧接部を周方向に複数均等に有している請求項１または２に記載の回転コネクタ。
4. 前記導電部材は、前記弾性圧接部を一連に繋ぐ環状の連結部を有している請求項３に記載の回転コネクタ。
5. 前記導電部材は、両方の前記回転部材よりも導電率が高い請求項１ないし４のいずれかに記載の回転コネクタ。
6. 一方の前記回転部材には、前記導電部材の軸方向の移動を規制する移動規制部材が固定されている請求項１ないし５のいずれかに記載の回転コネクタ。
7. 前記移動規制部材は、前記導電部材を覆うカバーである請求項６に記載の回転コネクタ。

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