JP2013060106A - Switch machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転てつ機に関する。 The present invention relates to a tipping machine.
転てつ機は、トングレールを定位と反位の間で転換させるものであり、動作桿及び鎖錠桿、これらの駆動源である駆動モータ、その駆動力を動作桿に伝達する伝達機構、鎖錠桿を鎖錠・解錠するロックピースなどを備えている。 The turning machine converts the tongrel between the normal position and the reverse position, and the operation rod and the lock rod, the drive motor that is the driving source thereof, the transmission mechanism that transmits the driving force to the operation rod, It has a lock piece for locking and unlocking the lock paddle.
転てつ機は、例えばトングレールと基本レールとの間に異物が挟まるなど、転換動作が妨害された場合、駆動モータがロックして焼損したり、急激な停止によって発生する衝撃で伝達機構などが損傷したりする恐れがあったため、例えば特許文献1に開示されているように、駆動モータの動力を伝達する減速機構の内部に、ヒステリシス式トルクリミッタ等のトルク伝達装置を組み込むと有効である。
For example, if a foreign object gets caught between the Tongleil and the basic rail, the switch machine will be burned out when the drive motor is locked, or a transmission mechanism with an impact generated by a sudden stop. For example, as disclosed in
ヒステリシス式トルクリミッタは、内周面をヒステリシス材により覆われた円筒状のハウジングと、永久磁石が外周面上に等間隔で配置されたロータとを含み、永久磁石の磁力によるヒステリシス材の磁化を利用して、ハウジングの回転に従ってロータが回転するように構成された動力伝達機構である。 The hysteresis type torque limiter includes a cylindrical housing whose inner peripheral surface is covered with a hysteresis material, and a rotor in which permanent magnets are arranged at equal intervals on the outer peripheral surface, and magnetizes the hysteresis material by the magnetic force of the permanent magnet. The power transmission mechanism is configured such that the rotor is rotated according to the rotation of the housing.
このヒステリシス式トルクリミッタは、特許文献1に記載されているように、所定のトルク伝達性能を備えることによって、減速機構内部への配置が許容され、結果的に、ブレーキ手段を必要とすることなく、転換動作の妨害時の衝撃による破損を回避し得る転てつ機を実現した。
As described in
しかしながら、ヒステリシス式トルクリミッタは、高価なヒステリシス材を必要とするため、コスト面の課題を抱えており、さらに、次に述べるように、トルク伝達性能についても改善の余地はある。 However, since the hysteresis type torque limiter requires an expensive hysteresis material, it has a problem in terms of cost, and there is still room for improvement in torque transmission performance as described below.
ヒステリシス式トルクリミッタは、文字通り、駆動モータから出力されるトルクを制限する機構であるから、回転数によらずに一定の大きさのトルクしか伝達することができない。これは、駆動力の利用効率の観点からすると好ましくない。 Since the hysteresis type torque limiter is literally a mechanism that limits the torque output from the drive motor, it can transmit only a certain amount of torque regardless of the rotational speed. This is not preferable from the viewpoint of utilization efficiency of driving force.
しかも、ヒステリシス式トルクリミッタは、駆動モータに供給される電圧の変動に備えて、該供給電圧の最小値を基準とする大きさの伝達トルクとなるように、永久磁石の磁力などのパラメータを制限して構成しなければならない。 In addition, the hysteresis type torque limiter limits parameters such as the magnetic force of the permanent magnet so that the transfer torque is based on the minimum value of the supply voltage in preparation for fluctuations in the voltage supplied to the drive motor. Must be configured.
一般的に、電気転てつ機の供給電圧は、±20(%)程度の範囲で変動する。転てつ機に適用される一般的なモータは誘導モータであり、この誘導モータは、回転中に供給電圧が例えば−20(%)となった場合、出力トルクが0.82倍、つまり0.64倍にまで低下する。このとき、減速機構内部に設けられたヒステリシス式トルクリミッタの伝達トルクが誘導モータの出力トルクを上回ると、誘導モータは、回転軸を拘束されることにより焼損に至ることがある。したがって、これを回避すべく、ヒステリシス式トルクリミッタは、伝達するトルクの大きさを予め制限する必要が、設計上、生じてしまうのである。この点からしても、ヒステリシス式トルクリミッタは、駆動モータの駆動力を効率よく利用できるトルク伝達機構であるとは言いがたい。 Generally, the supply voltage of an electric switch varies within a range of about ± 20 (%). Typical motors applied to point lock unit is an inductive motor, the induction motor, when it becomes the supply voltage during the rotation, for example, -20 and (%), the output torque is 0.8 2-fold, i.e. It decreases to 0.64 times. At this time, if the transmission torque of the hysteresis type torque limiter provided inside the speed reduction mechanism exceeds the output torque of the induction motor, the induction motor may be burned out by restraining the rotation shaft. Therefore, in order to avoid this, the hysteresis type torque limiter needs to limit the magnitude of the torque to be transmitted in design. Even from this point, it is difficult to say that the hysteresis type torque limiter is a torque transmission mechanism that can efficiently use the driving force of the driving motor.
本発明の課題は、駆動源の駆動力を効率よく利用し得る低コストな転てつ機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a low-cost turning machine that can efficiently use the driving force of a driving source.
上述した課題を解決するため、本発明に係る転てつ機は、動作桿と、前記動作桿を駆動する駆動源と、前記駆動源の駆動力を減じて前記動作桿に伝達する複数段の減速部を有する減速機構と、前記複数段の減速部の間に配置されたトルク伝達装置とを備える。 In order to solve the above-described problems, a turning machine according to the present invention includes an operation rod, a drive source that drives the operation rod, and a plurality of stages that reduce the driving force of the drive source and transmit it to the operation rod. A speed reduction mechanism having a speed reduction part and a torque transmission device arranged between the plurality of speed reduction parts.
本発明に係る転てつ機の特徴として、前記トルク伝達装置は、回転磁界により生ずる渦電流を利用した非接触の動力伝達機構であり、すべり回転数が増加するに従って、伝達するトルクが大きくなる。ここで、すべり回転数とは、出力側の回転数と入力側の回転数の差(相対回転数)を意味する。 As a feature of the turning machine according to the present invention, the torque transmission device is a non-contact power transmission mechanism using an eddy current generated by a rotating magnetic field, and the torque to be transmitted increases as the slip rotation speed increases. . Here, the slip rotation speed means a difference (relative rotation speed) between the rotation speed on the output side and the rotation speed on the input side.
本発明に係る転てつ機によると、複数段の減速部の間に配置されたトルク伝達装置を備えるから、上述した従来技術のように、慣性を減じることによって、転換動作の妨害時の衝撃による破損を回避することができる。 According to the turning machine according to the present invention, since the torque transmission device is arranged between a plurality of speed reduction units, as in the prior art described above, by reducing the inertia, the impact when the conversion operation is disturbed Damage due to can be avoided.
そして、本発明に係る転てつ機は、トルク伝達装置が、回転磁界により生ずる渦電流を利用した非接触の動力伝達機構であるから、ヒステリシス式トルクリミッタとは違って、高価なヒステリシス材を必要とすることがない。 Since the torque transmission device according to the present invention is a non-contact power transmission mechanism using an eddy current generated by a rotating magnetic field, unlike a hysteresis type torque limiter, an expensive hysteresis material is used. I don't need it.
また、本発明に係る転てつ機は、すべり回転数の増加により大きなトルクを発生させるから、駆動源への供給電圧の低下時であっても、駆動源に備わる回転軸が拘束されることもない。このため、トルク伝達装置のトルク伝達性能を、上述したように、駆動源の出力トルクの最小値に合わせて制限する必要がない。 In addition, since the switching machine according to the present invention generates a large torque by increasing the slip rotation speed, the rotation shaft provided in the drive source is constrained even when the supply voltage to the drive source is reduced. Nor. For this reason, it is not necessary to limit the torque transmission performance of the torque transmission device according to the minimum value of the output torque of the drive source as described above.
さらに、本発明に係る転てつ機は、すべり回転数が増加するに従って、伝達するトルクが大きくなるため、ヒステリシス式トルクリミッタとは異なり、回転数によらずに伝達するトルクの大きさが一定に制限されることなく、駆動源の駆動力を効率的に利用することができる。これは、例えば、次のような利点をもたらすことになる。 Furthermore, since the torque transmitted by the switch according to the present invention increases as the sliding rotational speed increases, the magnitude of the transmitted torque is constant regardless of the rotational speed, unlike the hysteresis type torque limiter. Without being limited to the above, it is possible to efficiently use the driving force of the driving source. This brings about the following advantages, for example.
転てつ機の動作桿、及び鎖錠桿は、ロッドやクランクなどの機械的な動力伝達機構を介して、トングレールと接続されている。この機構は、屋外に設置されるために、雨水による錆、小石、泥などのために、可動部分の摩擦力が増加してしまい、結果として、転てつ機の転換動作の負荷が増加することがある。 The operation rod and the lock rod of the switch are connected to the Tongleil via a mechanical power transmission mechanism such as a rod or a crank. Since this mechanism is installed outdoors, the frictional force of the moving parts increases due to rust, pebbles, mud, etc. caused by rainwater, and as a result, the load of the switching operation of the tipping machine increases. Sometimes.
このような過酷な条件下にあっても、本発明に係る転てつ機は、予め、適当な出力の駆動源を備えることによって、すべり回転数が高い状態、つまり、トルク伝達装置の出力軸の回転数(回転速度)が低い状態で大きな転換力を発揮し、望ましい転換動作を実現することができる。 Even under such harsh conditions, the turning machine according to the present invention is provided with a drive source having an appropriate output in advance so that the slip rotational speed is high, that is, the output shaft of the torque transmission device. A large conversion force can be exerted in a state where the rotation speed (rotational speed) is low, and a desirable conversion operation can be realized.
以上述べたように、本発明によれば、駆動源の駆動力の効率よく利用し得る低コストな転てつ機を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a low-cost turning machine that can efficiently use the driving force of the driving source.
図1を参照すると、本実施の形態に係る転てつ機1は、誘導モータ3を有している。誘導モータ3は、駆動源であって、転てつ機1のケース5に取り付けられている。ケース5内には、動作桿7、鎖錠桿9、ロックピース11、減速機構13、トルクリミッタ15等が設けられている。
Referring to FIG. 1, the turning
動作桿7は、図示省略するトングレールを定位及び反位の間で動作させるものであり、図1紙面の表裏方向に延びる概ね棒状の部材である。鎖錠桿9もまた、動作桿7と同様に、図1紙面の表裏方向に延びる概ね棒状の部材であって、トングレールの先端近傍に接続され、トングレールの先端近傍の位置の検出する。ロックピース11は、所定条件に応じて、鎖錠桿9に設けられている切り欠きと係合・離脱し、鎖錠桿9の鎖錠・解錠を行う。これら動作桿7、鎖錠桿9、ロックピース11は既存の転てつ機に設けられていた構成と同様に構成することができる。
The
減速機構13は、誘導モータ3の駆動力を、減速して動作桿7に伝達するものである。減速機構13は、複数段、本例では、三段の減速部を有する。一段目の減速部は、第1ギヤ21と第2ギヤ22とから構成され、二段目の減速部は、第3ギヤ23と第4ギヤ24とから構成され、三段目の減速部は、第5ギヤ25と第6ギヤ26とから構成されている。第1ギヤ21及び第2ギヤ22はそれぞれ、小ベベルギヤ及び大ベベルギヤとなっている。また、第4ギヤ24及び第5ギヤ25は、一体的に回転するように同一の軸部材に支持されている。一方、第2ギヤ22と第3ギヤ23との間には、トルク伝達装置15が設けられており、すなわち、第2ギヤ22及び第3ギヤ23は、別々の軸部材に支持されている。
The
次に、図2及び図3に基づいて、トルク伝達装置15の構成を説明する。トルク伝達装置15は、回転磁界により生ずる渦電流を利用した非接触の動力伝達機構である。図2及び図3はそれぞれ、トルク伝達装置15を縦断面的及び平面的に示す図である。トルク伝達装置15は、略円筒状のハウジング31と、その内部に回転自在に収容された略円柱状のロータ33とを含む。
Next, the configuration of the
ハウジング31は、磁性体からなり、外周部に大ベベルギヤである第2ギヤ22が設けられている。ハウジング31の上部には、出力軸37が貫通しており、出力軸37の上部には、第3ギヤ23が設けられている。出力軸37の下部すなわちハウジング31の内側部分には、ロータ33が設けられている。
The
ハウジング31の内周面には、筒状の導体35が、ロータ33の外周面と対向するように設けられている。導体35は、電気抵抗の低い金属/合金材料、例えば、CuやAl等を主成分とする低電気抵抗体によって構成される。
A
一方、ロータ33は、その外周面に複数の永久磁石332が、周方向に間隔をおいて、配置され、固定されている。永久磁石332は、ロータ33の周方向に沿い、N極及びS極が交互になるように配置される。実施の形態では、永久磁石332は、ロータ33の軸方向に沿って伸びる棒状の形態を有している。磁極の配置に関しては、隣り合う2つの永久磁石332,332において、一方の永久磁石332のS極がロータ33の外周面と接する内側に現れ、反対側の外側にN極が表れているとすると、他方の永久磁石332は、これとは逆に、N極がロータ33の外周面と接する内側に現れ、反対側の外側にS極が表れる。永久磁石332は、高い磁気性能を有する希土類磁石などで構成されており、好適な例として、サマリウムコバルト磁石で構成されている。
On the other hand, the
ロータ33が回転すると、その外周面に取り付けられ、ロータ33と一体に回転する永久磁石332により生ずる回転磁界によって、ハウジング31の内周面に設けられ、ロータ33と対向する導体に渦電流が発生する。
When the
この渦電流は、ロータ33に対して、ローレンツ力を作用させる。隣接する2つの永久磁石332で考えた場合、一方の永久磁石332のN極による渦電流の向きと、他方の永久磁石332のS極による渦電流の向きは、正反対であるため、ロータ33に作用するローレンツ力の方向も正反対となり、これによりロータ33に回転力が作用する。したがって、ハウジング31が回転すると、これに伴ってロータ33も軸Aを中心に回転し、トルクが伝達されることになる。
This eddy current causes Lorentz force to act on the
ロータ33に設けられた永久磁石332と、ハウジング31の内周面に設けられた導体35は、その位置に関して、可逆性を有する。即ち、導体35をロータ33の外周面に設け、永久磁石332をハウジング31の内周面に設けてもよい。図4にその一例を示す。
The
このような構成を有するトルク伝達装置15の性能は、図5、及び図6に示されている。まず、図5は、トルク伝達装置15を単体としてみた場合のすべり回転数に対する伝達トルクの大きさを示すグラフである。図中の実線は、本発明に係る転てつ機に備えられるトルク伝達装置15の特性を示し、他方、点線は、上述した従来技術であるヒステリシス式トルクリミッタの特性を示している。
The performance of the
また、すべり回転数とは、出力側の回転数と入力側の回転数の差(相対回転数)を意味しており、本実施形態においては、ハウジング31の回転数からロータ33の回転数を差し引いた値となる。これは、言い換えれば、第2ギヤ22と第3ギア23の回転数の差分であり、ヒステリシス式トルクリミッタについても同様である。
Further, the slip rotation speed means a difference between the rotation speed on the output side and the rotation speed on the input side (relative rotation speed). In this embodiment, the rotation speed of the
図5から明確に理解されるように、ヒステリシス式トルクリミッタは、実質的に、すべり回転数によらず、一定の大きさのトルクを伝達する。これは、上述したように、ヒステリシス式トルクリミッタがヒステリシス材の磁化を利用しているためである。 As clearly understood from FIG. 5, the hysteresis type torque limiter transmits a torque having a constant magnitude substantially irrespective of the slip rotation speed. This is because, as described above, the hysteresis type torque limiter uses the magnetization of the hysteresis material.
これに対して、本発明に係る転てつ機に備えられるトルク伝達装置15は、すべり回転数が増加するほど、大きなトルクを伝達するという特徴を備える。これは、トルク伝達装置15が、回転磁界により生ずる渦電流を利用しており、回転磁界の回転速度の増加に従ってローレンツ力が増加するためである。
On the other hand, the
図6は、図5に示された特性に基づくものであって、トルク伝達装置を誘導モータと組み合わせてみた場合の出力側の回転数、すなわち第3ギア23の回転数に対する伝達トルクの大きさを示すグラフである。図中の実線は、トルク伝達装置15の特性を示し、他方、点線は、ヒステリシス式トルクリミッタの特性を示している。また、一点鎖線は、参考として、誘導モータ3の回転数に対する出力トルクの変化を示している。
FIG. 6 is based on the characteristics shown in FIG. 5, and the magnitude of the transmission torque with respect to the output side rotational speed when the torque transmission device is combined with the induction motor, that is, the rotational speed of the
図6から明確に理解されるように、ヒステリシス式トルクリミッタは、既に述べた通り、誘導モータ3の出力トルクをカットして、伝達するトルクの大きさを一定値に制限する。しかも、その値は、誘導モータ3の供給電圧の最小値を基準として設定されているため、トルク伝達装置15と比較すると、回転数が低い領域において非常に小さいものとなる。このように、ヒステリシス式トルクリミッタは、誘導モータ3から得られる駆動力を効率よく利用することができない。
As clearly understood from FIG. 6, the hysteresis type torque limiter cuts the output torque of the
これに対して、本発明に係る転てつ機に備えられるトルク伝達装置15は、出力側の回転数が低くなるに従って、伝達するトルクが大きくなる。トルク伝達装置15は、誘導モータ3の出力トルクと比較するとわかるように、誘導モータ3から得られる駆動力を効率よく利用している。
On the other hand, the
本発明に係る転てつ機によると、複数段の減速部13の間に配置されたトルク伝達装置15を備えるから、上述した従来技術のように、慣性を減じることによって、転換動作の妨害時の衝撃による破損を回避することができる。
According to the turning machine according to the present invention, the
そして、本発明に係る転てつ機は、トルク伝達装置15が、回転磁界により生ずる渦電流を利用した非接触の動力伝達機構であるから、ヒステリシス式トルクリミッタとは違って、高価なヒステリシス材を必要とすることがない。
In the switch according to the present invention, the
また、本発明に係る転てつ機は、すべり回転数の増加により大きなトルクを発生させるから、誘導モータ3への供給電圧の低下時であっても、駆動源の回転軸が拘束されることもない。このため、トルク伝達装置15のトルク伝達性能を、上述したように、誘導モータ3の出力トルクの最小値に合わせて制限する必要がない。
In addition, since the turning machine according to the present invention generates a large torque by increasing the slip rotation speed, the rotation shaft of the drive source is restrained even when the supply voltage to the
さらに、本発明に係る転てつ機は、すべり回転数が増加するに従って、伝達するトルクが大きくなるため、ヒステリシス式トルクリミッタを備えるものとは異なり、回転数によらずに伝達するトルクの大きさが一定に制限されることなく、誘導モータ3の駆動力を効率的に利用することができる。これは、例えば、次のような利点をもたらすことになる。
Furthermore, since the torque to be transmitted increases as the slip rotation speed increases, the tipping machine according to the present invention differs from the one provided with a hysteresis type torque limiter, so that the torque transmitted regardless of the rotation speed is large. The driving force of the
転てつ機の動作桿7、及び鎖錠桿9は、ロッドやクランクなどの機械的な動力伝達機構を介して、トングレールと接続されている。この機構は、屋外に設置されるために、雨水による錆、小石、泥などのために、可動部分の摩擦力が増加してしまい、結果として、転てつ機の転換動作の負荷が増加することがある。
The
このような過酷な条件下にあっても、本発明に係る転てつ機は、予め、適当な出力の誘導モータ3を備えることによって、すべり回転数が高い状態、つまり、トルク伝達装置15の出力軸37の回転数(回転速度)が低い状態で大きな転換力を発揮し、望ましい転換動作を実現することができる。
Even under such harsh conditions, the turning machine according to the present invention is provided with the
本発明に係る転てつ機に備えるトルク伝達装置15は、転てつ機の用途に限定されず、例えば、踏切装置の遮断かんの駆動機構にも適用でき、同様の効果が得られることは言うまでもない。
The
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。 Although the contents of the present invention have been specifically described above with reference to the preferred embodiments, it is obvious that those skilled in the art can take various modifications based on the basic technical idea and teachings of the present invention. It is.
1 転てつ機
3 誘導モータ
13 減速機構
15 トルク伝達装置
31 ハウジング
33 ロータ
332 永久磁石
35 導体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記動作桿を駆動する駆動源と、
前記駆動源の駆動力を減じて前記動作桿に伝達する複数段の減速部を有する減速機構と、
前記複数段の減速部の間に配置されたトルク伝達装置とを備えた転てつ機であって、
前記トルク伝達装置は、回転磁界により生ずる渦電流を利用した非接触の動力伝達機構であり、すべり回転数が増加するに従って、伝達するトルクが大きくなることを特徴とする、
転てつ機。 Operation 桿,
A drive source for driving the operating rod;
A speed reduction mechanism having a plurality of speed reduction units that reduce the driving force of the drive source and transmit the driving force to the operating rod;
A turning machine including a torque transmission device disposed between the plurality of speed reduction units,
The torque transmission device is a non-contact power transmission mechanism using an eddy current generated by a rotating magnetic field, and the torque to be transmitted increases as the slip rotation speed increases.
Tumbler.
前記トルク伝達装置は、ロータと、前記ロータを回転自在に収容するハウジングとを含
んでおり、
前記ロータは、前記回転磁界を生ずる複数の永久磁石が外周面に設けられており、
前記ハウジングは、前記渦電流を生ずる導体が内周面に設けられている、
転てつ機。 A tipping machine according to claim 1,
The torque transmission device includes a rotor and a housing that rotatably accommodates the rotor,
The rotor is provided with a plurality of permanent magnets that generate the rotating magnetic field on an outer peripheral surface,
In the housing, a conductor for generating the eddy current is provided on an inner peripheral surface.
Tumbler.
前記トルク伝達装置は、ロータと、前記ロータを回転自在に収容するハウジングとを含
んでおり、
前記ハウジングは、前記回転磁界を生ずる複数の永久磁石が内周面に設けられており、
前記ロータは、前記渦電流を生ずる導体が外周面に設けられている、
転てつ機。 A tipping machine according to claim 1,
The torque transmission device includes a rotor and a housing that rotatably accommodates the rotor,
The housing is provided with a plurality of permanent magnets that generate the rotating magnetic field on an inner peripheral surface,
The rotor is provided with a conductor for generating the eddy current on an outer peripheral surface,
Tumbler.
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