JP4891181B2 - 可変抵抗器用接触子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カーボン繊維と合成樹脂とを主原料として板状に形成された導電性を有するカーボン繊維板を材料として可変抵抗器用接触子を製造する方法に関するものである。

特開２００３−５１３６１号公報（特許文献１）の図２には、多数本のカーボン繊維に熱硬化性の絶縁樹脂を含浸させて板状にした１枚以上のプリプレグの熱硬化性樹脂を加熱硬化させたカーボン繊維シートにスリットを形成した可変抵抗器用接触子が開示されている。

この可変抵抗器用接触子では、接触子片が多数本のカーボン繊維を熱硬化性樹脂で板状に固めた構造を有している。そのため繰り返し接触子を往復駆動しても、接触子及び抵抗体の磨り減りかたが少なくなり、可変抵抗器の寿命が延びる利点が得られる。
特開２００３−５１３６１号公報（図２）

特許文献１には、スリットを形成する具体的な製造方法は示されていない。当時の技術常識から考慮すると、プレス加工によりスリットを形成しているものと推察することができる。しかしながら、プレス加工によりスリットを形成すると、スリット周辺にプレスの打ち抜きによるバリが発生し、バリを除去して表面を仕上げる工程が必要になる。プレス加工以外でもスリットを形成する種々の方法がある。例えば、エンドミル加工、ワイヤ放電加工、レーザ加工、ウォータ加工等が考えられる。しかしながら、エンドミル加工では、工具の交換頻度が高く、量産には適さない。また、ワイヤ放電加工及びレーザ加工では、加工部の冷却が困難なため、加工熱によりスリット近傍の樹脂が変質する。さらにウォータ加工は、設備が高価であり、最終的な製造コストが高くなる。

本発明の目的は、バリを発生されることなく、多数の接触子形成用板材に短時間で簡単にスリットを形成できる可変抵抗器用接触子の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、工具の交換頻度が少なく、スリット近傍の樹脂が変質するのを抑制し、安価な設備でスリットを形成できる可変抵抗器用接触子の製造方法を提供することにある。

本発明の可変抵抗器用接触子の製造方法は、第１〜第４のステップを備えている。第１のステップは、カーボン繊維と合成樹脂とを主原料として板状に形成された導電性を有するカーボン繊維板から形成された同一形状の複数の接触子形成用板材を準備する。第２のステップは、複数の接触子形成用板材を該接触子形成用板材の厚み方向に積層して積層体を形成する。第３のステップは、積層体の一つの積層面に開口し、且つ積層体の積層方向に延びて積層体の積層方向の両側面にそれぞれ開口する１以上のスリットを、ダイシング加工により形成する。第４のステップは、ダイシング加工後の積層体から接触子形成用板材を分離して可変抵抗器用接触子を得る。ここでいうダイシング加工とは、ダイヤモンド砥粒が樹脂ボンドやメタルボンド等からなる結合材中に埋め込まれた円板形状のブレードを回転して行う切削加工である。ダイシング加工は、ウエハの切断等に採用されており、バリを発生させることなく、正確に切削加工を行うことができる。

本発明のように、複数の接触子形成用板材の積層体にダイシング加工によりスリットを形成すれば、多数の接触子形成用板材の積層体にバリを発生させることなく、一括してスリットを形成することができる。そのため、従来のようにバリを除去して表面を仕上げる工程が必要なく、多数の接触子形成用板材に短時間で簡単にスリットを形成できる。また、エンドミル加工のように、工具の交換頻度は高くないため、接触子の量産を行うことができる。また、ワイヤ放電加工及びレーザ加工では、加工部の冷却が困難であるのに対して、ダイシング加工では、加工液による冷却が可能であり、加工熱による樹脂の変質を抑えることができる。また、ウォータ加工に比べて設備費が安価である。さらに、これらの他の方法では、複数の接触子形成用板材の積層体にスリットを形成しようとしても、積層する接触子形成用板材の数に限界がある。本発明のように、ダイシング加工によりスリットを形成するのであれば、多数の接触子形成用板材を積層して積層体を構成しても、スリットを一括して形成できるので、短時間で多数の接触子形成用板材のスリット形成を行うことができる。

スリットの数が複数の場合は、前述の第３のステップにおいて、複数枚のダイシングブレードを用い、同時に平行に並ぶ複数本のスリットを積層体に形成すればよい。このようにすれば、スリットの数が複数であっても、短時間で多数の接触子形成用板材にスリットを形成できる。

第１のステップで準備する接触子形成用板材は、輪郭が矩形形状を呈しており、第２のステップで形成する積層体は、立方体形状または直方体形状を有しているのが望ましい。輪郭が矩形形状の接触子形成用板材であれば、カーボン繊維板から複数の接触子形成用板材を簡単に形成することができる。また、積層体が立方体形状または直方体形状を有していれば、スリットを形成する際に積層体の保持を容易に行える。

また第３のステップの前または後に、積層体に対して、取付のために使用する貫通孔または凹部を一括して形成するための機械加工を実施することができる。このようにすれば、多数の接触子形成用板材に、取付のために使用する貫通孔または凹部を一括して短時間で形成できる。

第４のステップでは、積層体から接触子形成用板材を分離した後に、接触子形成用板材の可変抵抗器の摺動抵抗体に接触する接点部の面取りをダイシング加工により行うことができる。このようにすれば、バリを発生させることなく、容易に面取りを行うことができる。

本発明の方法によって製造された可変抵抗器用接触子は、バリがなく、寸法精度の高いものとなる。

本発明の製造方法によれば、複数の接触子形成用板材の積層体にダイシング加工によりスリットを形成するので、多数の接触子形成用板材の積層体にバリを発生させることなく、一括してスリットを形成することができる。そのため、バリを除去して表面を仕上げる工程が必要なく、多数の接触子形成用板材に短時間で簡単にスリットを形成できる。

以下、図面を参照して、本発明の製造方法の最良の形態について説明する。最初に本発明の実施の形態の方法で製造した可変抵抗器用接触子について簡単に説明する。図１は、本発明の一実施の形態の方法で製造した可変抵抗器用接触子（以下単に接触子と言う）の平面図であり、図２は、図１に示す接触子を取り付けた可変抵抗器の側面図である。図１に示すように、接触子１は、接触子基部３と４本の接触子片５Ａ〜５Ｄとを有している。接触子１は、後述するカーボン繊維と合成樹脂とを主原料とするカーボン繊維板を原材料として形成されている。接触子１の接触子基部３は、矩形を有しており、中心に円形の貫通孔３ａを有している。接触子片５Ａ〜５Ｄは、細長い矩形状を有しており、接触子基部３からそれぞれ並行に延びている。４本の接触子片５Ａ〜５Ｄの内、中央に位置する隣接する２つの接触子片５Ｂと接触子片５Ｃとの間には、中央スリット部分７Ａが形成されている。４本の接触子片５Ａ〜５Ｄの内、一方の側方に位置する隣接する２つの接触子片５Ａと接触子片５Ｂとの間には、側方スリット部分７Ｂが形成されており、他方の側方に位置する隣接する２つの接触子片５Ｃと接触子片５Ｄとの間には、側方スリット部分７Ｃが形成されている。側方スリット部分７Ｂ及び側方スリット部分７Ｃは、実質的に同じ形状及び寸法を有しており、中央スリット部分７Ａより短い幅寸法を有している。接触子１の接触子片５Ａ〜５Ｄは、後述する摺動抵抗体１１に接触する接点部５ａをそれぞれ有している（図２参照）。接点部５ａは、先端面５ｂと側面５ｃとの間の角部によって構成されている。なお角部に面取り加工を施して、加工した先端部を接点部とすることもできる。

図２に示すように、接触子１は、可変抵抗器の構成部品として、ホルダ９に取付られている。この例では、ホルダ９の固定部材９ａを接触子１の貫通孔３ａに嵌合した後、固定部材９ａの先端を溶着により押し潰すように変形することにより、接触子１をホルダ９に取付けている。接触子１がホルダ９に保持された状態で、接触子１の接触子片５Ａ〜５Ｄの接点部５ａは、摺動抵抗体１１に接触している。これにより、ホルダ９の操作で接触子片５Ａ〜５Ｄは、摺動抵抗体１１上を摺動して、可変抵抗器の抵抗値が変化する。

次に、本発明の実施の形態の製造方法を説明する。まず、図３に示すように、矩形状のカーボン繊維板２１を用意する。このカーボン繊維板２１は、カーボン繊維と合成樹脂とを主原料として板状に形成されており導電性を有している。本例では、カーボン繊維板２１は、図４に示す断面形状を有しており、複数枚（本例では３枚）のプリプレグ２３が積層されて構成されている。プリプレグ２３は、同じ方向に並んだ複数本のカーボン繊維２３ａに熱硬化性の絶縁性樹脂２３ｂが含浸されて板状に形成されている。カーボン繊維板２１は、３枚のプリプレグ２３が、交互に複数本のカーボン繊維２３ａの並ぶ方向が異なるように積層された後、加圧加熱により絶縁性樹脂２３ｂを硬化して形成している。即ち、このカーボン繊維板２１は、カーボン繊維２３ａを一方の方向に向けた２枚のプリプレグ２３の間に、カーボン繊維２３ａを前述の一方の方向と直交する他方の方向に向けたプリプレグ２３を１枚挟んで一体化した構造になっている。

カーボン繊維板の構造は、種々の構造のものを採用することができる。例えば、導電性が得られるようにカーボン繊維チップをランダムに混入したカーボン繊維混入樹脂でカーボン繊維板を一体成形してもよいのは勿論である。また多数本のカーボン繊維を用いて、織布または不織布を作り、この織布または不織布に熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させて板状のプリプレグを作り、１枚以上のプリプレグの熱硬化性樹脂を加熱硬化させたカーボン繊維シートを用いてカーボン繊維板を作るようにしてもよい。複数枚のプリプレグを使用する場合には、織布または不織布を用いたプリプレグを複数枚重ねてもよく、織布を用いたプリプレグと不織布を用いたプリプレグを混在させて複数枚重ねてもよく、さらに樹脂のみからなる２枚のプリプレグの間に織布または不織布の１枚以上のプリプレグを挟むようにしてカーボン繊維板を作成してもよい。

次に、図５に示すように、ダイシング２５を用いたダイシング加工により大きなカーボン繊維板２１を切断し、図６に示すように、輪郭が矩形形状を呈する同一形状の複数の接触子形成用板材２７を製造した（第１のステップ）。ダイシング２５は、ダイヤモンド砥粒が樹脂ボンドやメタルボンド等からなる結合材中に埋め込まれた円板状のダイシングブレード２５ａを有しており、ダイシングブレード２５ａを矢印Ａ１の方向に回転させることによりカーボン繊維板２１を切断する。本例では、矢印Ａ２に示す方向にカーボン繊維板２１をダイシング２５に近付けてカーボン繊維板２１を短冊状に切断した後に、短冊状のカーボン繊維板２１を長手方向に直交する方向にさらに切断して複数の接触子形成用板材２７を形成した。

次に、図７に示すように、複数の接触子形成用板材２７を、該接触子形成用板材２７の厚み方向に積層して直方体形状の積層体２９を形成した（第２のステップ）。そして、積層体２９を積層体保持具３１内に配置した。積層体保持具３１は、積層体２９を積層方向に加圧した状態でダイシング加工可能に積層体２９を保持している。そして図７及び図８に示すように、ダイシング３３を用いて積層体２９にダイシング加工を行った。ダイシング３３は、１枚の中央スリット形成用ダイシングブレード３３ａと、中央スリット形成用ダイシングブレード３３ａの両側に位置する２枚の側方スリット形成用ダイシングブレード３３ｂ，３３ｃとを有している。ダイシング３３は、ダイシングブレード３３ａ，３３ｂ及び３３ｃを矢印Ａ３の方向に回転させることによりスリットを形成する。本例では、矢印Ａ４に示す方向に積層体２９をダイシング３３に近付けて、積層体２９にダイシング加工を行った。そして、図９に示すように、中央スリット形成用ダイシングブレード３３ａにより中央スリット３５Ａを形成した。また、側方スリット形成用ダイシングブレード３３ｂ，３３ｃにより中央スリット３５Ａと同時に側方スリット部３５Ｂ，３５Ｃを形成した（第３のステップ）。中央スリット３５Ａ及び側方スリット部３５Ｂ，３５Ｃは、いずれも積層体２９の一つの積層面に開口し、且つ積層体２９の積層方向に延びて積層体２９の積層方向の両側面にそれぞれ開口している。

次に積層体２９に対して、ホルダ９への取付のために使用する貫通孔３ａをドリルによる機械加工で一括して形成した。

次にダイシング加工後の積層体２９から接触子形成用板材２７を分離して複数の接触子１を得た（第４のステップ）。これにより、中央スリット３５Ａが形成された部分が接触子１の中央スリット部分７Ａとなり、側方スリット部３５Ｂ，３５Ｃが形成された部分が接触子１の側方スリット部分７Ｂ及び，７Ｃとなる。

次に図１０に示すように、接触子１を接触子保持具３７に保持した。接触子保持具３７は、接触子１を面取り加工可能に保持している。そして、ダイシング３７を用いたダイシング加工により先端面５ｂと側面５ｃとの間の角部に面取りを施した。ダイシング３７は、１枚のダイシングブレード３７ａを有している。ダイシングブレード３７ａの側面３７ｂは、ダイシングブレード３７ａの一方の面から他方の面に向かうにしたがって傾斜している。面取りは、ダイシング３７の側面３７ｂを先端面５ｂと側面５ｃとの間の角部に当接して行った。このような面取り加工は必要に応じて行えばよく、面取り加工を行わずに接触子として用いることもできる。以上により、図１に示す接触子１を完成した。

本例の製造方法によれば、複数の接触子形成用板材２７の積層体２９にダイシング加工によりスリットを形成するので、多数の接触子形成用板材２７の積層体２９にバリを発生させることなく、一括してスリットを形成することができる。そのため、バリを除去して表面を仕上げる工程を設けることなく、多数の接触子形成用板材２７に短時間で簡単にスリットを形成できる。

上記例では、複数のスリットを形成する例を示したが、図１１に示すように、１本のスリット１０７を有する接触子１０１の製造方法にも本発明は適用できる。この場合、１枚のダイシングブレードを有するダイシングを用いてダイシング加工を行えばよい。

また、上記例では、貫通孔３ａを用いてホルダに取付る接触子の例を示したが、図１２（Ａ）及（Ｂ）に示すように、凹部２０３ａ，３０３ａを用いてホルダに取付る接触子２０１，３０１の製造方法にも本発明は適用できる。この場合、凹部２０３ａ，３０３ａは、ダイシング加工を含む種々の機械加工により積層体に対して一括して形成すればよい。

また、上記例では、ダイシングブレード３７ａの厚み方向と直交する側面３７ｂがダイシングブレード３７ａの一方の面から他方の面に向かうにしたがって傾斜しているダイシングブレード３７ａを用いて面取り加工を行ったが、図１３及び図１４に示すように、ダイシングブレード１３７ａの縁部にダイシングブレード１３７ａの径方向外側と厚み方向の一方の方向とに開口する溝１３７ｃを有するダイシングブレード１３７ａを用いて面取り加工を行うこともできる。溝１３７ｃは角部がＲ形状を有しており、接触子１０１の先端面１０５ｂと側面１０５ｃとの間の角部１０５ｄに溝１３７ｃのＲ形状に沿った面取りが行われる。

また、上記例では、積層体２９から接触子形成用板材２７を分離して複数の接触子１を得た後（第４のステップの後）に面取り加工を行ったが、ダイシング加工により同一形状の複数の接触子形成用板材を製造する際（第１のステップの際）にＲ形状を有するダイシングブレードを用いて、カーボン繊維板の切断と面取加工とを同時に行ってもかまわない。

本発明の一実施の形態の方法で製造した可変抵抗器用接触子の平面図である。 図１に示す接触子を取り付けた可変抵抗器の側面図である。 本発明の一実施の形態の製造方法で用いるカーボン繊維板の平面図である。 図３に示すカーボン繊維板の断面図である。 本発明の一実施の形態の製造方法においてダイシング加工によりカーボン繊維板を切断する形態を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の製造方法において形成した複数の接触子形成用板材の平面図である。 本発明の一実施の形態の製造方法においてダイシング加工により積層体にスリットを形成する形態を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の製造方法においてダイシング加工により積層体にスリットを形成する形態を説明するための図である。 本発明の一実施の形態の製造方法においてスリットが形成された積層体の斜視図である。 本発明の一実施の形態の製造方法において接触子の先端面と側面との間の角部に面取りを施する形態を説明するための図である。 本発明の他の実施の形態の方法で製造した可変抵抗器用接触子の平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明のさらに他の実施の形態の方法で製造した可変抵抗器用接触子の平面図である。 本発明の他の実施の形態の製造方法において接触子の先端面と側面との間の角部に面取りを施する形態を説明するための図である。 図１３の部分拡大図である。

符号の説明

１ 接触子
３ａ 貫通孔
７Ａ 中央スリット部分
７Ｂ，７Ｃ 側方スリット部分
２１ カーボン繊維板
２７ 接触子形成用板材
２９ 積層体
３３ ダイシング
３５Ａ 中央スリット
３５Ｂ，３５Ｃ 側方スリット部
３３ａ 中央スリット形成用ダイシングブレード
３３ｂ，３３ｃ 側方スリット形成用ダイシングブレード

Claims (7)

1. カーボン繊維と合成樹脂とを主原料として板状に形成された導電性を有するカーボン繊維板から形成された同一形状の複数の接触子形成用板材を準備する第１のステップと、
   前記複数の接触子形成用板材を該接触子形成用板材の厚み方向に積層して積層体を形成する第２のステップと、
   前記積層体の一つの積層面に開口し、且つ前記積層体の積層方向に延びて前記積層体の前記積層方向の両側面にそれぞれ開口する１以上のスリットを、ダイシング加工により形成する第３のステップと、
   前記ダイシング加工後の前記積層体から前記接触子形成用板材を分離して可変抵抗器用接触子を得る第４のステップとからなる可変抵抗器用接触子の製造方法。
2. 前記第３のステップでは、複数枚のダイシングブレードを用いて同時に平行に並ぶ複数本の前記スリットを前記積層体に形成することを特徴とする請求項１に記載の可変抵抗器用接触子の製造方法。
3. 前記第１のステップでは、前記カーボン繊維板からダイシング加工により前記複数の接触子形成用板材を形成する請求項１に記載の可変抵抗器用接触子の製造方法。
4. 前記第１のステップで準備する前記接触子形成用板材は、輪郭が矩形形状を呈しており、
   前記第２のステップで形成する前記積層体は、立方体形状または直方体形状を有している請求項１に記載の可変抵抗器用接触子の製造方法。
5. 前記第３のステップの前または後に、前記積層体に対して、取付のために使用する貫通孔または凹部を一括して形成するための機械加工を実施することを特徴とする請求項１に記載の可変抵抗器用接触子の製造方法。
6. 前記第４のステップでは、前記積層体から前記接触子形成用板材を分離した後に、前記接触子形成用板材の可変抵抗器の摺動抵抗体に接触する接点部の面取りをダイシング加工により行うことを特徴とする請求項１に記載の可変抵抗器用接触子の製造方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法によって製造された可変抵抗器用接触子。

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