JP2001045738A - 電磁誘導による回転制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、従来の摩擦を利用
する形式のもの、及びモータの回生制動をを作用させる
ものに代わってメンテナンスが不要で部品点数の少ない
信頼性を高めた電磁誘導による回転制動装置を創造する
ことである。 【解決手段】 電磁誘導による回転制動装置におい
て、本装置は隣り合う機器内の片方にマグネット（３；
２２）を装着することによって相対する回転体の機器
（１と１４；２１と３０）間で、マグネットの電磁誘導
作用により低速回転においてはトルクが小さく、回転数
が順次増加するに従い、トルクが順次増加することを特
徴とする前記電磁誘導による回転制動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導による回
転制動装置に関するものであって、例えば巻出しドラム
が回転し、その回転速度が大きくなるに従って、被巻出
し材に張力を発生し、増大させる制動装置に関するもの
である。被巻出し材としては、金属若しくは非金属線
材、金属若しくは非金属帯材が対象とされることがで
き、また被巻出し材を対象としない場合には巻出しドラ
ムは、摩擦伝動装置、巻き掛け伝動装置、歯車伝動装置
を構成する摩擦車、プーリー、歯車等のような構成要素
自体に置換されることもできる。いずれにせよ回転する
機械要素の回転制動装置が本発明の本質的な対象だから
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、巻出し材に対する張力の発生に
は、ブレーキ輪とブレーキ片の摩耗を利用する形式のも
の及びモータにより回生制動を作用させるものとがあ
る。前者は、摩擦による摩耗のため、ブレーキ輪及びブ
レーキ片を周期的に交換することが必要で、このために
メンテナンスが必要となる。後者は、モータ及びその制
御装置が高価になる欠点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、回転
する機械要素の従来技術による回転制動装置としての摩
擦を利用する形式のもの及びモータの回生制動を作用さ
せるものに代わって、メンテナンスが不要で部品点数が
少なく、信頼性の高められた電磁誘導による回転制動装
置を創造することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、特許請求の範囲１項〜５項に記載された発明特定
事項によって解決される。

【０００５】

【発明の実施形態】本発明は、磁界と金属板との関係に
ついて成立するフレミングの右手の法則及び左手の法則
を利用する。

【０００６】図１に示すように磁界が作用している空間
において電流、運動及び磁界の方向はそれぞれ直交す
る。従って磁界中で金属板を運動させると金属板中に渦
電流が発生する。本発明では磁界を金属板に対して運動
させることにより金属板中に渦電流を発生させ、それに
よって金属板の運動方向と反対方向、従って磁界の運動
方向に磁力が生じることを利用して、磁界を切る運動速
度を早くすることによりその抵抗が増大してより大きな
制動力を発生させることができる。

【０００７】本発明の実施例を次に図面に基づいて詳し
く説明する。

【０００８】

【実施例】図１〜図５に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は電磁誘導の原理を示す図である。磁界中を
金属板が運動するとフレミングの右手の法則により磁界
の方向と直交する方向に起電力（電流）が生じる。一方
磁界中において金属板に電流が流れるとフレミングの左
手の法則により電流の方向に磁界が作用する。従って図
１において金属板が磁界の方向と直交する方向に運動す
る場合又は金属板が静止していて相対的に磁界が図１に
おける金属板の運動方向と反対に運動すると、電流が実
線で示す矢印方向に発生し、それによって金属板に点線
で示す矢印方向、従って磁界の運動方向に磁力が作用す
ることになる。本発明はこれを利用するものである。

【０００９】図２及び図３に、本発明の技術思想を具現
化する電磁誘導による回転制動装置の第１実施例を示
す。

【００１０】１は固定軸であり、固定軸１の軸首１ｃ
に、軸受、例えばアンギュラー玉軸受８を介して回転可
能に係合部材、例えばスプライン部材７が配設されてお
り、スプライン部材７が巻出しドラム１４の係合穴、例
えばスプライン穴１４ｃと噛み合うことにより、巻出し
ドラム１４は固定軸１、従って固定軸１の軸首１ｃに対
して回転可能にされている。スプライン部材７のスプラ
イン７ｄ及び巻出しドラム１４のスプライン穴１４ｃの
スプラインは、図示のようにそれぞれ軸線に対して所定
の角度をなすような円錐面上に形成されたスプラインと
されるか又は図示しない方法でそれぞれ軸線に対して平
行な円筒面上に形成されたスプラインとされることがで
きる。巻出しドラム１４の回転の際マグネット収容ディ
スク２に収容されたマグネット（永久磁石）３と巻出し
ドラム１４との間の電磁誘導作用により巻出しドラム１
４の固定軸１に対する制動が行われる。巻出しドラム１
４は、例えば巻出しドラム１４上に巻き付けられた金属
又は非金属線材の巻出し、金属又は非金属帯状材料の巻
出し、又は被巻出し材を対象としない場合に巻出しドラ
ムを摩擦伝動装置等における円錐車等のような機械要素
に置換した場合における機械要素自体の回転作用が制動
されるものも対象とする。

【００１１】固定軸１はロータとしての巻出しドラム１
４に対してステータとして作用するものであって、例え
ば本発明による電磁誘導による回転制動装置が組み込ま
れるフレーム１３に軸線方向及び回転方向に不動に固定
される。固定軸１はシャンク１ａ、ねじ部１ｂ、軸首１
ｃとから成り、シャンク１ａはフレーム１３の孔１３ａ
に挿入され、その際固定環用溝１ｄ、１ｄへの固定環１
１の嵌入によって、固定軸１がその軸線方向に固定され
る。シャンク１ａには更にキー溝１ｅが設けられ、この
キー溝１ｅとフレーム１３のキー溝１３ｂとにキー１２
が嵌入されて固定軸１の回転が阻止される。

【００１２】固定軸１のねじ部１ｂにはマグネット収容
ディスク２がその内径ねじ２ｂによってねじ結合され、
更に同様にナット４がその内径ねじ４ａによって固定軸
１のねじ部１ｂとねじ結合されることにより、マグネッ
ト収容ディスク２の軸線方向の位置、従って巻出しドラ
ム１４のフランジ１４ａに対する距離Ａが設定されるこ
とができる。固定軸１の軸首１ｃにはシム５、スペーサ
６を介してスプライン部材７が嵌合され、スプライン部
材７は、その軸受用穴７ａと軸首１ｃとに外輪及び内輪
を静合された軸受、例えばアンギュラー玉軸受８によっ
て固定軸１の軸首１ｃに対して回転可能に支承され、そ
の際軸受８は、スプライン部材７のリング状端７ｂ、７
ｃ、軸受８の軸線方向両端及び座金９を介して止めねじ
１０のねじ孔１ｆへのねじ込みによってシム５、スペー
サ６を介してスプライン部材７が固定軸１上その軸線方
向に固定される。

【００１３】巻出しドラム１４はフランジ１４ａと巻出
し胴１４ｂとから成り、固定軸１のスプライン部材７に
対応して巻出しドラム１４がスプライン部材７に係合
し、例えばスプライン部材７のスプライン７ｄと噛み合
うためことによる回転連行のための係合穴、例えばスプ
ラインを備えたスプライン穴１４ｃが形成されている。
巻出しドラム１４は左右対称に形成されることができる
図示しない他の側でも、図２に示す構成と同様な構成を
有し、かつ固定軸１、マグネット収容ディスク２、スプ
ライン部材７等の構成も図２に示す構成と同様な構成を
有することにより、巻出しドラム１４は、巻出しドラム
１４の両側で、マグネット収容ディスク２のマグネット
３と巻出しドラム１４のフランジ１４ａの端面との間の
距離Ａが一定に保持されて、図１の電磁誘導原理に示す
ような作用を生じさせることができる。即ち、巻出しド
ラム１４の回転の際巻出しドラム１４に巻き付けられた
線材等の巻出し速度の増大に従って巻出しドラム１４の
固定軸１に対する制動トルクが増大し、巻出しドラム１
４は、その巻出し回転中に被巻出し材のより大きな張力
に対抗することになる。従って巻出しドラム１４の回転
は、被巻出し材の巻出し速度に対応した制動力をもって
行われ、適切な巻出しが行われる。

【００１４】マグネット（永久磁石）３は図３に示すよ
うにマグネット収容ディスク２の端面に亘って、マグネ
ット収容穴２ａに複数個、例えば６個収容され、これら
のマグネット３の極性Ｓ、Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、Ｎが１つの
円周上に交互に等しい間隔で並ぶように配列されること
ができる。図示しないが、ステータとしての固定軸１の
マグネット収容穴がマグネット収容ディスク２の外周上
に設けられ、そしてマグネット収容穴中のマグネット３
が、マグネット収容ディスク２を半径方向外方で取り囲
むフランジ１４ａと対向して配列される場合には、マグ
ネット３とフランジ１４ａとの距離Ａは固定軸１の軸線
に対して半径方向に測った距離として設定されることが
できる。

【００１５】電磁誘導による回転制動力の調整のために
マグネット収容ディスク２のマグネット３と巻出しドラ
ム１４のフランジ１４ａの端面との間の距離Ａ（例えば
１〜５ｍｍ）の調整が必要な場合には、必要な厚さのシ
ム５を交換し、即ち０．０１〜０．１ｍｍのオーダーで
厚さの異なるシム５の中から最適な厚さのシム５を選択
してマグネット収容ディスク２の固定軸１のねじ部１ｂ
に対するマグネット収容ディスク２の内径ねじ２ｂの結
合位置を調整しかつナット４の位置をマグネット収容デ
ィスク２の軸線方向の位置に追従させて調整することに
より同様に内径ねじ４ａの固定軸１のねじ部１ｂへのね
じ結合によるダブルナットの効果によりマグネット収容
ディスク２の軸線方向の位置、従ってマグネット収容デ
ィスク２のマグネット３と巻出しドラム１４のフランジ
１４ａの端面との間の距離Ａを調整して、電磁誘導作用
による制動力を巻出しドラム１４の巻出し速度に適合さ
せるように任意に再設定することができる。この場合で
も固定軸１上のスプライン部材７のスプライン７ｄと巻
出しドラム１４のスプライン穴１４ｃとの噛み合い位置
は前記距離Ａの調整前と変わらない。

【００１６】図４及び図５に、本発明の技術思想を具現
化する電磁誘導による回転制動装置の第２実施例を示
す。

【００１７】固定軸２１は巻出しドラム３０に対してス
テータとして作用するものであって、例えば本発明によ
る電磁誘導による回転制動装置が組み込まれるフレーム
２９に軸線方向及び回転方向に不動に固定される。

【００１８】２１は固定軸であり、固定軸２１の係合
穴、例えばスプライン穴２１ｄのスプラインに、フラン
ジ３０ａ、巻出し胴３０ｂ、軸首３０ｃから成る巻出し
ドラム３０の軸首３０ｃ上に軸受、例えばアンギュラー
玉軸受３４を介して回転可能に支承された係合部材、例
えばスプライン部材３３のスプライン３３ｄが係合し特
に噛み合うことにより、固定軸２１、特に固定軸２１の
マグネット収容ディスク２１ａに対して巻出しドラム３
０が回転可能に支承されている。マグネット収容ディス
ク２１ａに収容されたマグネット２２と巻出しドラム３
０との間の電磁誘導作用による巻出しドラム３０の固定
軸２１に対する巻出しドラム３０の回転制動が行われ
る。巻出しドラム３０は、例えば巻出しドラム３０上に
巻き付けられた金属又は非金属線材の巻出し、金属又は
非金属帯状材料の巻出し、又は巻出し材を対象としない
場合巻出しドラムを摩擦伝動装置の円錐車等のような機
械要素に置換した場合の機械要素自体の回転作用が制動
されるものをも対象とする。

【００１９】２１は固定軸であり、固定軸２１はマグネ
ット収容ディスク２１ａとシャンク２１ｂとから成り、
マグネット収容ディスク２１ａの端面に亘って、複数
個、例えば６個のマグネット収容穴２１ｃを備える。固
定軸２１は例えばフレーム２９の孔２９ａにそのシャン
ク２１ｂを挿入され、マグネット収容ディスク２１ａは
フレーム２９の穴ぐり２９ｃにシム２３、スペーサ２４
を介して支持されかつシャンク２１ｂの端部に形成され
たねじ孔２１ｆに、座板２６、座金２７を介して止めね
じ２８をねじ込むことによりフレーム２９に対して固定
軸２１が、その軸線方向において固定され、またシャン
ク２１ｂのキー溝２１ｅとフレーム２９のキー溝２９ｂ
とにキー２５が嵌入されることによりシャンク２１ｂ、
従って固定軸２１のフレーム２９に対する回転が阻止さ
れる。

【００２０】固定軸２１のスプライン穴２１ｄのスプラ
イン及びスプライン部材３３のスプライン３３ｄは図示
のように軸線に対して所定の角度をなす円筒面上に形成
される他、図示しない方法で軸線に対して平行な円筒面
上に形成されることもできる。この際巻出しドラム３０
の軸首３０ｃ上にはシム３１、スペーサ３２を介してス
プライン部材３３が嵌合され、更に軸受、例えばアンギ
ュラー玉軸受３４の内輪が軸首３０ｃ上にかつその外輪
がスプライン部材３３の軸受穴３３ａに静合されること
により、スプライン部材３３が巻出しドラム３０の軸首
３０ｃに対して回転可能に支承されかつスプライン部材
３３の両側のリング状端３３ｂ及び３３ｃ、軸受３４の
軸線方向両端を座金３５を介してねじ３６の軸首３０ｃ
のねじ孔３０ｄへのねじ込みによってスプライン部材３
３が巻出しドラム３０に対してその軸線方向の位置を固
定されている。上記の構成により、固定軸２１のマグネ
ット収容ディスク２１ａのマグネット収容穴２１ｃに収
容されたマグネット２２と巻出しドラム３０のフランジ
３０ａの間の距離Ａが設定され、それによって固定軸２
１に対する巻出しドラム３０の電磁誘導による回転制動
が行われる。

【００２１】図５に示すように、マグネット（永久磁
石）２２は図５に示すようにマグネット収容ディスク２
１ａの端面に亘って、マグネット収容穴２１ｃに複数
個、例えば６個収容し、これらのマグネットの極性Ｓ、
Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓ、Ｎが１つの円周上に交互に等しい間隔
で並ぶように配列されることができる。図示しないが、
ステータとしての固定軸２１のマグネット収容穴がマグ
ネット収容ディスク２１ａの外周上に設けられそしてマ
グネット収容穴中のマグネット２２がマグネット収容デ
ィスク２１ａを半径方向外方で取り囲む巻出しドラム３
０のフランジ３０ａと対向して配列される場合、マグネ
ット２２とフランジ３０ａとの距離Ａは固定軸２１の軸
線に対して半径方向に測った距離として設定されること
ができる。

【００２２】電磁誘導による回転制動力の調整のために
マグネット収容ディスク２１ａのマグネット２２と巻出
しドラム３０のフランジ３０ａの端面との間の距離Ａ
（例えば１〜５ｍｍ）の調整が必要な場合には、巻出し
ドラム３０の軸首３０ｃ上のシム３１を、前記距離Ａを
変えるために必要な厚さのシム３１に交換し、即ち０．
０１〜０．１ｍｍのオーダーで厚さの異なるシム３１の
中から最適な厚さのシム３１を選択して巻出しドラム３
０の軸首３０ｃ上に嵌合し、スペーサ３２を介してスプ
ライン部材３３、更にアンギュラー玉軸受３４の内輪が
軸首３０ｃ上にかつその外輪がスプライン部材３３の軸
受穴３３ａに静合されたスプライン部材３３が巻出しド
ラム３０の軸首３０ｃに対して回転可能に支承されかつ
スプライン部材３３の両側のリング状端３３ｂ及び３３
ｃ、軸受３４の軸線方向両端を座金３５を介してねじ３
６の軸首３０ｃのねじ孔３０ｄへのねじ込み量を調整す
ることにより、スプライン部材３３が巻出しドラム３０
に対してその軸線方向の位置が調整されて改めて固定さ
れる。これによりマグネット２２と巻出しドラム３０の
フランジ３０ａの間の距離Ａが再設定（調整）され、そ
れによって固定軸２１に対する巻出しドラム３０の電磁
誘導による回転制動が行われる。その際スプライン部材
３３のスプライン３３ｄと固定軸２１のスプライン穴２
１ｄとの噛み合い位置を前記距離Ａの調整前と同様な位
置に保つために、固定軸２１のシャンク２１ｂ上のシム
２３を必要な厚さのシム２３を交換し、スペーサ２４を
フレーム２９の穴ぐり２９ｃに嵌入して、シャンク軸首
２１ｂの端に設けられたねじ孔２１ｆに座板２６、座金
２７を介して止めねじ２８をねじ込んで固定軸２１をフ
レーム２９に対して軸線方向を再び固定することによ
り、前記巻出しドラム３０のフランジ３０ａの端面と、
固定軸２１のマグネット収容ディスク２１ａのマグネッ
ト収容穴２１ｃ中に収容されたマグネット２２との間の
距離Ａの調整量に対応してスプライン部材３３のスプラ
イン３３ｄと固定軸２１のスプライン穴２１ｄのスプラ
インとの噛み合い位置が前記距離Ａの変更前と同様な位
置に調整されることができる。それによって電磁誘導作
用による回転制動力が調整され、改めて固定軸２１に対
する巻出しドラム３０の好適な回転制動力が設定される
ことができる。

【００２３】上記の構成により、固定軸２１と巻出しド
ラム３０との間に図１の電磁誘導原理に示すような作用
を生じさせることができる。即ち、巻出しドラム３０に
巻き付けられた線材等の巻出し速度の増大に従って巻出
しドラム３０の固定軸２１に対する制動トルクが増大
し、巻出しドラム３０は、その巻出し回転中に被巻出し
材のより大きな張力に対抗することになり、被巻出し材
の巻出し速度に応じた巻出しドラムの回転制動が行われ
ることができる。

【００２４】尚、本発明の電磁誘導による回転制動装置
は、上記の図示例にのみ限定されるものではなく、本発
明の発明思想を逸脱しない範囲内において種々の伝動装
置に適合するよう変更を加えることにより適用し得るこ
とは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、生産ラインにおいて線
材等の巻出しに対して新しい手段が提供され、これによ
って回転速度に応じた送り出し抵抗が発生するため、巻
出し速度に応じて被巻出し材の張力、従って巻出しドラ
ムの制動トルク、伝動装置の回転する機械要素の回転制
動を制御することができ、ひいては巻出し速度、機械要
素の回転速度等を最適に制御することができる。また、
本発明によりコストが低くかつコンパクトで製造ライン
の設計上の条件に適合した電磁誘導による回転制動装置
が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による電磁誘導による回転制動
装置の原理を示す図である。

【図２】図２は、本発明による電磁誘導による回転制動
装置の第１実施例の縦断面図である。

【図３】図３は、図２の電磁誘導による回転制動装置の
マグネットの配列を示す図である。

【図４】図４は、本発明による電磁誘導による回転制動
装置の第２実施例の縦断面図である。

【図５】図５は、図４の電磁誘導による回転制動装置の
マグネットの配列を示す図である。

【符号の説明】

１ 固定軸 １ａ シャンク １ｂ ねじ部 １ｃ 軸首 １ｄ 固定環用溝 １ｅ キー溝 １ｆ ねじ孔 ２ マグネット収容ディスク ２ａ マグネット収容穴 ２ｂ 内径ねじ ３ マグネット（永久磁石） ４ ナット ４ａ 内径ねじ ５ シム ６ スペーサ ７ スプライン部材 ７ａ 軸受用穴 ７ｂ リング状端 ７ｃ リング状端 ７ｄ スプライン ８ アンギュラー玉軸受 ９ 座金 １０ 止めねじ １１ 固定環 １２ キー １３ フレーム １３ａ 固定軸用孔 １３ｂ キー溝 １４ 巻出しドラム １４ａ フランジ １４ｂ 巻付け胴 １４ｃ スプライン穴 ２１ 固定軸 ２１ａ マグネット収容ディスク ２１ｂ シャンク ２１ｃ マグネット収容穴 ２１ｄ スプライン穴 ２１ｅ キー溝 ２１ｆ ねじ孔 ２２ マグネット ２３ シム ２４ スペーサ ２５ キー ２６ 座板 ２７ 座金 ２８ 止めねじ ２９ フレーム ３０ 巻出しドラム ３０ａ フランジ ３０ｂ 巻付け胴 ３０ｃ 軸首 ３０ｄ ねじ孔 ３１ シム ３２ スペーサ ３３ スプライン部材 ３３ａ 軸受用穴 ３３ｂ リング状端 ３３ｃ リング状端 ３３ｄ スプライン ３４ アンギュラー玉軸受 ３５ 座金 ３６ 止めねじ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J058 BA62 BA70 CB01 CC12 CC77 EA02 5H649 AA02 BB03 BB10 GG09 GG13 GG18 HH08 HH18 JK02 JK03 JK04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁誘導による回転制動装置において、 相対的に回転する隣り合う機器（１と１４；２１と３
   ０）の一方にマグネット（３；２２）を装着することに
   より両機器の共に非磁性金属材料から成るステータ
   （１；２１）とロータ（１４；３０）との間で、マグネ
   ットの電磁誘導作用によってロータ（１４；３０）の低
   速回転においては制動トルクが小さく、回転数増加に従
   って制動トルクが増加するようにしたことを特徴とする
   前記電磁誘導による回転制動装置。
2. 【請求項２】 固定軸（１）の軸首（１ｃ）に対して軸
   受（８）、係合部材（７）及びこれと係合する係合穴
   （１４ｃ）を介して回転可能に支承された非磁性金属材
   料から成る巻出しドラム（１４）に向かい合うように、
   固定軸（１）に回転不能に固定された非磁性金属材料か
   ら成るマグネット収容ディスク（２）のマグネット収容
   穴（２ａ）に収容されて複数個のマグネット（３）が配
   列されており、これらのマグネット（３）と巻出しドラ
   ム（１４）のフランジ（１４ａ）の端面との間の距離
   （Ａ）が調整可能に設定されており、それにより巻出し
   ドラム（１４）の回転の際マグネット（３）と巻出しド
   ラム（１４）との間の電磁誘導作用によって巻出しドラ
   ム（１４）の回転がその回転速度の増減に応じた制動力
   で制動されるようにされる請求項１に記載の電磁誘導に
   よる回転制動装置。
3. 【請求項３】 係合部材（７）及びこれと係合する巻出
   しドラム（１４）の係合穴（１４ｃ）が、スプライン部
   材（７）及びこれと噛み合うスプライン穴（１４ｃ）で
   ある、請求項２に記載の電磁誘導による回転制動装置。
4. 【請求項４】 固定軸（２１）に対してその係合穴（２
   １ｄ）、これと係合する係合部材（３３）、及び軸受
   （３４）を介して回転可能に支承された非磁性金属材料
   から成る巻出しドラム（３０）に向かい合うように、固
   定軸（２１）の非磁性金属材料から成るマグネット収容
   ディスク（２１ａ）のマグネット収容穴（２１ｃ）に収
   容されて複数個のマグネット（２２）が配列されてお
   り、これらのマグネット（２２）と巻出しドラム（３
   ０）のフランジ（３０ａ）の端面との間の距離（Ａ）が
   調整可能に設定されており、それによって巻出しドラム
   （３０）の回転の際マグネット（２２）と巻出しドラム
   （３０）との間の電磁誘導作用によって巻出しドラム
   （３０）の回転がその回転速度の増減に応じた制動力に
   よって制動されるようにされる請求項１に記載の電磁誘
   導による回転制動装置。
5. 【請求項５】 固定軸（２１）の係合穴（２１ｄ）及び
   これと係合する係合部材（３３）が固定軸（２１）のス
   プライン穴（２１ｄ）及びこれと噛み合うスプライン部
   材（３３）である請求項４に記載の電磁誘導による回転
   制動装置。