JP2803363B2

JP2803363B2 - 摺動接触装置

Info

Publication number: JP2803363B2
Application number: JP2338020A
Authority: JP
Inventors: 和則梅江; 淳竹内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH04206486A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、例えばビデオテープレコーダ（以下、VTR
と記す。）の回転ドラムに信号を供給する摺動接触装置
に関するものである。

従来の技術近年、摺動接触装置を具備したVTRは、業務用を中心
にディジタル化の方向にある。そのために、広帯域のデ
ィジタル信号を記録，再生するために回転ドラムも高速
回転させる必要がある。そして、スリップリングも高速
回転し、ブラシとスリップリング間の摺動速度も高速化
する。

従来の摺動接触装置としては、例えば特開平１−1320
75号公報に示されている。

以下に、従来の摺動接触装置について説明する。

第５図は、この従来の摺動接触装置の斜視図を示すも
のである。第５図において、１はホルダであり、絶縁部
材２を介してスリップリング3a,3bと一体化してある。
そしてホルダ１は磁気テープ（図示せず）に信号を記録
あるいは再生する磁気ヘッド（図示せず）を有して回転
ドラム（図示せず）に同軸で設けられている。また、一
方を前記スリップリング3a,3bの外周面に小さな接触力
で摺動接触させたブラシ4a,4bの他方は板状の形状記憶
合金7a,7bの自由端側に固着してあり、板状の形状記憶
合金7a,7bの固定端側はブラシホルダ５に固定されてい
る。また、形状記憶合金7aはスイッチ８を介して直流電
源９に接続されており、形状記憶合金7bはアースされて
いる。前記ブラシホルダ５はシャーシ（図示せず）に固
定された基台６に取り付けられている。また、前記形状
記憶合金7a,7bは、変態温度以上では自由端側が第５図
の破線のごとく変位するように形状記憶させてあり、変
位後はブラシ4a,4bがスリップリング3a,3bの外周面に大
きな接触力で摺動接触するように構成されている。ま
た、スリップリング3a,3bは、回転ドラム（図示せず）
に内蔵した記録および再生増幅回路（図示せず）に接続
されていて、前記増幅回路（図示せず）に直流電源を供
給する。広帯域のディジタル信号を良好に記録再生する
には前記のごとく回転ドラム内に記録および再生増幅回
路を設ける必要がある。

以上のように構成された摺動接触装置について、以下
その動作について説明する。

まず、記録あるいは再生指令により回転ドラム（図示
せず）が回転を開始し、一体で設けたスリップリング3
a,3bも同時に時計方向に回転する。そして、それと同時
にスイッチ８がONとなって回転ドラム（図示せず）に内
蔵した記録および再生増幅回路（図示せず）に直流電源
９からの電流が供給され、VTRは記録あるいは再生状態
になる。さらに、形状記憶合金7a,7bに通電することに
よって形状記憶合金7a,7bが自己発熱し、第５図の破線
の状態に形態変化して、ブラシ4a,4bの接触力が大きく
なる。したがって、ブラシ4a,4bの接触状態が良好とな
り、接触不良による電源ノイズの発生を防止することが
できる。また、記録あるいは再生を行わず単に磁気テー
プ（図示せず）を早送り、または巻き戻しするとき、あ
るいは磁気テープ（図示せず）の走行停止時には、前記
スイッチ８をOFFにして通電を遮断し、形状記憶合金7a,
7bを第５図の実線の状態に復帰させることにより、ブラ
シ4a,4bの接触力が小さくなる。したがって、スリップ
リング3a,3bとブラシ4a,4bの摩耗を少なくし、寿命を長
くすることができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記従来の構成では、ブラシ4a,4bの接
触力を小さくする期間が、早送り、または巻き戻し時、
あるいは磁気テープ（図示せず）の走行停止時に限られ
ており、記録再生を含めた総時間に対する前記時間は極
めて少ない。したがって、長寿命化に対して十分な効果
を期待できない。さらに、業務用のVTRにおいては早送
り、または巻き戻し時においても信号を再生し、記録内
容を監視するよう構成された装置がほとんどであり、そ
の場合には再生増幅回路（図示せず）が必要となるため
ブラシ4a,4bの接触力を大きくしなければならない。ま
た、磁気テープ（図示せず）の走行停止時においても静
止画信号を再生する場合があり、実質的に小さな接触力
に設定する期間は全くない。そして、大きな接触力の具
体的な値は、ブラシ4a,4bとスリップリング3a,3bが摩耗
してブラシ4a,4bの機械的な位置が変化し、接触力が低
下しても接触不良が発生しないだけの十分余裕を持った
接触力でなければならず、しかも、広帯域のディジタル
信号を記録，再生するために回転ドラム（図示せず）を
高速回転させるため、ブラシ4a,4bおよびスリップリン
グ3a,3bの摩耗が早く、寿命が短くなってメンテナンス
コストが高くなるという問題点を有している。

本発明は、上記従来の問題点を解決するのもで、高速
回転で常時正常な信号を伝送させても寿命が長く、しか
も低消費電力化を図ったポータブルに適した摺動接触装
置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段この目標を達成するために本発明の摺動接触装置は、
回転するスリップリング部材と、このスリップリング部
材と摺動接触するブラシ部材と、所定時間毎、あるいは
所定動作毎に間欠動作しスリップリング部材とブラシ部
材間の接触不良によるノイズを検出するノイズ検出手段
と、このノイズ検出手段の出力で前記ブラシ部材の接触
力を可変するブラシ圧可変手段と、ブラシ圧可変手段の
可変量を所定値と比較する比較手段とを有している。

作用本発明は上記した構成により、スリップリング部材と
ブラシ部材間の接触不良によるノイズを検出するノイズ
検出手段を間欠動作させ、その出力信号で、ブラシ部材
の接触力が必要最小限に設定されるようブラシ圧可変手
段を制御し、少ない消費電力で摩耗を減少させる。ま
た、間欠動作するブラシ圧可変手段の１サイクルの可変
量を所定値と比較することで異常摩耗をチェックし、摩
耗が早い場合には間欠動作を密にして性能に対する信頼
性を向上させる。

実施例以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例における摺動接触装置
を組み込んだ回転ドラム装置の断面図である。第１図に
おいて10a,10b,10cはブラシであり、それぞれの自由端
が樹脂11で一体成形されたスリップリング12a,12b,12c
と摺動接触するように構成してある。また、ブラシ10a,
10b,10cの他端はブラシホルダ13に固定されていて、こ
のブラシホルダ13は電気−機械変換素子として一般的な
２枚の圧電セラミックで構成されたブラシ圧可変部材14
の自由端に取り付けられている。そして、ブラシ圧可変
部材14の固定端は、ブラシ取り付け台15に保持されてい
る。さらに、前記ブラシ圧可変部材14の電極は素子ドラ
イブ回路16に接続されていて、素子ドライブ回路16には
素子電源17とノイズ検出回路18からの信号が入力されて
いる。また素子ドライブ回路16の出力はブラシ圧可変部
材14の他に寿命比較回路19に接続されていて、その出力
は警報発生回路20とブザーやランプなどの警報21に接続
されている。また、ブラシ10aとアンプ電源22との間に
直列に接続してあるノイズ検出抵抗23の両端はノイズ検
出回路18に接続してある。

ここで、ノイズ検出回路18と素子ドライブ回路16およ
びブラシ圧可変部材14のさらに詳細な構成と互いの関係
を説明する。まず、装置の初期設定時（製造時または部
品交換時）には装置を記録モードにして電源供給に使用
しているブラシ10a,10bとスリップリング12a,12b間で発
生する接触不良によるノイズをノイズ検出回路18でチェ
ックし、第３図に示した許容ノイズ限界量ｅになるよう
素子ドライブ回路16の出力を初期設定する。その後は、
常時ノイズ検出回路18で接触不良によるノイズ量をチェ
ックし、許容ノイズ限界量ｅをオーバーする場合には素
子ドライブ回路16の出力を増加してブラシ圧可変部材14
の先端を第２図の矢印ｄ方向へ変位させ、ブラシ10a,10
b,10cの接触力を増加させ、常に許容ノイズ限界量ｅ
（必要最小限の接触力）に自動的に設定されるように構
成している。そして、素子ドライブ回路16の出力は常に
ホールドしておき、装置の電源再投入時に元の位置に復
帰するよう構成してある。また、スリップリング12a,12
b,12cをブラシホルダ13を介して主軸24に取り付けてあ
り、回転ドラム25には、記録，再生用の固定磁気ヘッド
26,27（180度分割で２個配置してある。）と、これらの
磁気ヘッドに接続する記録および再生増幅器28（広帯域
のディジタル信号を良好に記録再生するには第５図の従
来例同様、回転ドラム内に記録および再生増幅回路を設
ける必要がある。）を具備した回路基板29が組み込まれ
ている。そして、スリップリング12aは回路基板29の電
源に、12bは回転ユニットにアース（回路基板29のグラ
ンドも兼ねている。）してあり、ブラシ10aはノイズ検
出抵抗23に接続し、10bは装置本体にアースしてある。
また、前記ブラシ10cはアンプ切り換え回路30に接続し
てあり、スリップリング12cは回路基板29に接続してあ
る。そして、固定磁気ヘッド26,27および後述するロー
タリトランス32,33と増幅器28との接続を記録側と再生
側に切り換える。また、回転ドラム25を保持するディス
ク部材31には回転側ロータリトランス32が取り付けてあ
り、記録および再生増幅器28に接続してある。また、こ
れと対抗する固定側ロータリトランス33は固定ドラム34
に取り付けてあり、外部回路に接続してある。また、デ
ィスク部材31は主軸24に取り付けてあって、回転ドラム
25が固定ドラム34と同軸で回転するようボールベアリン
グ35,36で回転自在に保持している。また、主軸24の下
方には、ロータマグネット37およびステータコイル38か
ら成るモータユニットが組み込まれている。

以上のように構成された第１の実施例の摺動接触装置
について、以下その動作を説明する。

まず、装置本体を記録モードにすると、回路基板29に
ブラシ10aとスリップリングの12aを介して直流電源が供
給されるとともに、アンプ切り換え回路30からの信号が
ロータリトランス32と２個の固定磁気ヘッド26,27を記
録および再生増幅器28の記録側に接続させる。そして、
２個の固定磁気ヘッド26,27に記録信号が流れ、それと
同時にステータコイル38にも通電されて回転ドラム25が
反時計方向に回転を開始し、走行する磁気テープ（図示
せず）に連続的に信号を記録する。また、記録モードの
スタート指令により素子ドライブ回路16がホールドして
いた直前の使用時出力値を出力してブラシ10a,10b,10c
をスリップリング12a,12b,12cに接触させた後、第３図
のように許容ノイズ限界量ｅで常時安定するようにブラ
シ圧可変部材14を制御する。そして、ストップ指令で磁
気テープの走行が停止するとともに回転ドラム25も停止
し、２個の固定磁気ヘッド26,27に流れていた記録信号
も停止する。また、回転ドラム25が停止するとスリップ
リング12a,12b,12cも停止し、ノイズ検出ができなくな
るため素子ドライブ回路16の出力はストップ指令直前の
値がホールドされる。

さらに、装置本体を再生モードにすると、記録モード
と同様に回路基板29にブラシ10aとスリップリングの12a
を介して直流電源が供給されるとともに、アンプ切り換
え回路30からの信号がロータリトランス32と２個の固定
磁気ヘッド26,27を記録および再生増幅器28の再生側に
接続させる。そして、２個の固定磁気ヘッド26,27が磁
気テープ（図示せず）の信号を再生する。また、再生モ
ードのスタート指令により、素子ドライブ回路16がホー
ルドしていた直前の出力から動作を開始し、記録時同様
第３図の許容ノイズ限界量ｅで常時安定するようにブラ
シ圧可変部材14を制御する。そして、ストップ指令でス
トップ指令直前の素子ドライブ回路16の出力値がホール
ドされ、全ての動作が停止する。

また、早送り，巻き戻し時において信号を再生する場
合、および磁気テープ（図示せず）の走行停止時におい
て静止画信号を再生する場合にも、回転ドラム25やノイ
ズ検出回路18,素子ドライブ回路16は前記と同様に動作
する。

また、素子ドライブ回路16の出力は常時寿命比較回路
19に入力されていて、あらかじめ実験で求めて設定して
あるブラシ10a,10b,10cとスリップリング12a,12b,12cの
寿命値と比較し、寿命値に到達した場合には警報発生回
路20を動作させてブザーやランプなどの警報21を動作さ
せ、交換時期であることを知らせる。

以下のように本実施例によれば、電源を供給している
ブラシ10a,10bとスリップリング12a,12b間の接触不良に
よるノイズをノイズ検出回路18で検出し、ブラシ10a,10
b,10cの接触力が常時必要最小限になるようブラシ圧可
変手段を制御することにより摩耗を減少させることがで
き、ブラシ10a,10b,10cとスリップリング12a,12b,12cの
長寿命化を図ることができる。

第４図は本発明の第２の実施例における摺動接触装置
のブラシ，スリップリングユニットと回路との接続を示
すブロックダイアグラムである。第４図において10a,10
b,10cはブラシである。また、12a,12b,12cはスリップリ
ングであり、樹脂11で一体化されている。また、ブラシ
10a,10b,10cの他端はブラシホルダ13に固定されてい
て、このブラシホルダ13は電気−機械変換素子として一
般的な２枚の圧電セラミックで構成されたブラシ圧可変
部材14の自由端に取り付けられている。そして、ブラシ
圧可変部材14の固定端は、ブラシ取り付け台15に保持さ
れている。

以上の構成は第１図と同様である。また、スリップリ
ング12a,12b,12cはブラシホルダ13を介して主軸（図示
せず）に取り付けてあって、記録再生増幅器を有する回
路基板（図示せず）に接続してある。そして、記録再生
増幅器に電力を供給したり、アンプ切り換え回路51の指
令で回転ドラムに取り付けた磁気ヘッド（図示せず）と
前記記録再生増幅器との接続を切り替えるように構成し
てあり、この構成についても第１図に示す第１の実施例
と同一であるので、詳細な説明を省略する。ブラシ圧可
変部材14の電極は素子ドライブ回路39に接続されてい
て、素子ドライブ回路39には素子電源40とノイズ検出回
路41からの信号が入力されている。また素子ドライブ回
路39の出力は前記ブラシ圧可変部材14の他に寿命比較回
路42にも接続されていて、その寿命比較回路42の出力は
警報発生回路43を介してブザーやランプなどの警報44に
接続されている。さらに、素子ドライブ回路39の出力は
１サイクル可変量比較回路50に入力されていて、１サイ
クル前からの可変量と１サイクルでの摩耗平均値とを比
較し、可変量が大きい場合には間欠駆動回路46に間欠駆
動サイクルを短縮させる信号を出力する。また、ノイズ
検出回路41には、システムコントロール45からの指令で
動作する間欠駆動回路46の出力信号と、電源47とブラシ
10a間に直列接続しているノイズ検出抵抗48の両端が接
続してある。そして、ブラシ10a,10bとスリップリング1
2a,12b間の接触不良で発生するノイズを間欠駆動回路46
からのクするよう構成してある。また、ノイズ検出抵抗
48はチェック期間以外はスイッチ49で両端を短絡するよ
うに構成しており、ノイズ検出回路41もチェック期間以
外は電源がoffになるようにしてある。また、間欠駆動
回路46からの指令は、寿命比較回路42,警報発生回路43,
警報44にも入力されていて駆動期間以外は同様に電源を
offにするように構成してある。しかし、寿命比較回路4
2が寿命が検知した場合には警報発生回路43と警報44の
動作がホールドされ、チェック期間以外でも警報44が作
動するよう構成している。

ノイズ検出回路41と素子ドライブ回路39およびブラシ
可変部材14についてさらに詳細に説明する。まず、装置
の初期設定時（製造時または部品交換時）には装置を記
録モードにして電源供給に使用しているブラシ10a,10b
とスリップリング12a,12b間で発生する接触不良による
ノイズをノイズ検出回路18でチェックし、第３図に示し
た許容ノイズ限界量ｅより小さな第１の設定値ｆになる
よう素子ドライブ回路39の出力を初期設定する。その後
は、間欠駆動回路46からの指令によって所定期間ごとに
ノイズ検出回路18で接触不良によるノイズをチェック
し、第２の設定値ｇをオーバーしている場合には素子ド
ライブ回路39の出力を増加してブラシ10a,10b,10cの接
触力を増加させ設定値ｆに復帰させるようにしている。
ここで、第２の設定値ｇを設けた目的は、ノイズの非検
出期間に進行するノイズ増加のバラツキを考慮して安全
性を確保したものである。

以上のように構成された第２の実施例の摺動接触装置
について、以下その動作を説明する。

まず、装置本体を記録モードにすると、記録再生増幅
器（図示せず）にブラシ10aとスリップリングの12aを介
して直流電源が供給されるとともに、第１図同様アンプ
切り換え回路51からの信号が磁気ヘッド（図示せず）を
記録再生増幅器の記録側に接続させる。そして、回転ド
ラム（図示せず）が回転を開始し、走行する磁気テープ
（図示せず）に連続的に信号を記録する。また、同時に
システムコントロール45が間欠駆動回路46の動作をスタ
ートさせ、この間欠駆動回路46が所定時間（例えば30
分）ごとにノイズ検出回路41,寿命比較回路42,警報発生
回路43,警報44に電源を供給するとともに、スイッチ49
をoffにしてノイズを検出できる状態にする。そして、
ノイズ検出回路41でノイズ信号の量をチェックし、第３
図の設定値ｇ以上あれば素子ドライブ回路39の出力を増
加させてブラシ10a,10b,10cの接触力を増加させ、設定
値ｆの量までノイズを減少させた後に間欠駆動回路46の
動作をストップさせ、つぎの動作までノイズ検出回路4
1,寿命比較回路42,警報発生回路43,警報44への電源供給
をストップさせるとともにスイッチ49をonにして短絡さ
せ消費電力を節約する。

しかし、前記ノイズ信号の量が大きく、ブラシ圧可変
部材14の１サイクル前との相対可変量が、１サイクルで
摩耗する平均的な値として設定している基準より大きい
場合には間欠駆動回路46に間欠駆動サイクルを短縮させ
る信号（例えば10分サイクル）を出力し、密にチェック
する。つまり、例えば使用環境（温度，湿度，ホコリ）
や部品の異常（材質，寸法，粗さ，回転精度）による異
常摩耗によって短寿命化しつつあるのか、一時的なゴミ
の混入によってノイズが増加したのかを判断し、次回の
チェックで異常摩耗がさらに進行している場合にはチェ
ックタイミング時間を短くしたままで継続してチェック
を行う。また、一時的なものであり、次回のチェック時
にノイズ量が逆に設定値ｆより著しく減少している場合
には、ブラシ10a,10b,10cの接触力を減少させて設定値
ｆに再設定し、以降は通常のタイミングでチェックを行
う。また、前者の場合でも、回復すれば後者と同様に通
常の動作に復帰させる。この構成により、間欠的なチェ
ックであっても異常摩耗をただちに検知でき、記録，再
生信号を損ねることはない。

また、素子ドライブ回路39の出力は寿命比較回路42に
入力されていて、あらかじめ実験で求めて設定してある
ブラシ10a,10b,10cとスリップリング12a,12b,12cの寿命
値と比較し、寿命値に到達した場合には警報発生回路43
を動作させてブザーやランプなどの警報44を動作させ、
交換時期であることを知らせる。そしてこの動作はホー
ルドされるため、チェック期間以外でも警報44が連続的
に作動して確実に知らせることができる。

以上のように本実施例によれば、電源を供給している
ブラシ10a,10bとスリップリング12a,12b間の接触不良に
よるノイズをノイズ検出回路41で間欠的に検出し、ブラ
シ10a,10b,10cの接触力が必要最小限になるようブラシ
圧可変手段を制御することにより、低消費電力でしかも
摩耗を減少させることができる。また、間欠動作するブ
ラシ圧可変手段の１サイクルの可変量を所定値と比較し
て異常摩耗をチェックするよう構成し、摩耗が早い場合
にはチェック（間欠動作）のタイミングを密にするよう
に構成したことにより、間欠動作であっても記録，再生
信号の性能を保証できる。

なお、第２の実施例において、摩耗が早い場合にはチ
ェック（間欠動作）のタイミングを短くするようにした
が、連続的にチェックしてもかまわない。また、チェッ
ク（間欠動作）のタイミングを電源投入時やテープカセ
ットの挿入時だけに限定してもかまわない。この場合に
は異常摩耗検出後のチェック動作を装置の動作期間に行
えば良い。

発明の効果以上のように本発明は、回転するスリップリング部材
と、このスリップリング部材と摺動接触するブラシ部材
と、所定時間毎に間欠動作しスリップリング部材とブラ
シ部材間の接触不良によるノイズを検出するノイズ検出
手段と、この出力でブラシ部材の接触力を可変するブラ
シ圧可変手段と、ブラシ圧可変手段の可変量を所定値と
比較する比較手段とを設けた構成により、間欠動作する
ノイズ検出手段の出力信号でブラシの接触力が必要最小
限になるよう制御でき、少ない消費電力で摩耗を減少さ
せることができる。したがって、ブラシとスリップリン
グの長寿命化を図ることができ、メンテナンスコストを
安くできるとともに、低消費電力によりポータブルタイ
プの装置の使用時間を長期化できる。また、急激に発生
する異常摩耗を検出するとともにその後のノイズ検出と
制御を密に実施するようにしたことにより、間欠動作で
あっても記録、再生信号の性能を保証でき、装置の信頼
性が向上する。また、寿命を判断して警報を発するよう
にしたことにより、さらに信頼性が向上し作業ミスを回
避できるため作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における摺動接触装置を
組み込んだ回転ドラム装置の断面図、第２図は本発明の
第１の実施例におけるブラシの変位を示す平面図、第３
図は本発明の第１および第２の実施例のブラシ，スリッ
プリング間の接触不良によるノイズの状態図、第４図は
本発明の第２の実施例における摺動接触装置のブラシ，
スリップリングユニットと回路との接続を示すブロック
ダイアグラム、第５図は従来の摺動接触装置の斜視図で
ある。 10a,10b,10c……ブラシ、12a,12b,12c……スリップリン
グ、13……ブラシホルダ、14……ブラシ圧可変部材、18
……ノイズ検出回路、16……素子ドライブ回路、22……
アンプ回路、23……ノイズ検出抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01R 39/00 - 39/64 H02K 13/00 - 13/14 G11B 5/00 - 5/024

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転するスリップリング部材と、このスリ
ップリング部材と摺動接触するブラシ部材と、このブラ
シ部材の接触力を可変するブラシ圧可変手段と、所定時
間ごと、あるいは所定動作ごとに間欠動作し、スリップ
リング部材とブラシ部材間の接触不良によるノイズを検
出するノイズ検出手段を設け、前記ノイズ検出手段の出
力信号でブラシ圧可変手段を間欠的に制御する摺動接触
装置。