JP2017220964A - Eddy current type speed reduction device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an eddy current type speed reduction device capable of outputting a braking torque of a multi-step with simple structure.SOLUTION: The speed reduction device comprises: a rotor (1); a plurality of permanent magnets (3); a plurality of pole pieces (4); a magnet holding ring (2); a stator (7); a fluid pressure cylinder (20); an actuator (23); and a spacer (22). Each of the permanent magnets (3) is opposite to the rotor (1) with a space. Each of the pole pieces (4) is provided in a space between the rotor (1) and the magnet (3). The stator (7) rotatably supports the ring (2) and holds the pole pieces (4). The cylinder (20) rotates the ring (2) in accordance with the advancing/retracting of a piston rod (21), and switches a braking and a non-braking. The spacer (7) is coupled to a rod (24) of an actuator (23), and limits the advance of the piston rod (21) by coming in contact with a tip (21a) of the advancing spin rod (21).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、トラック、バス等の車両に補助ブレーキとして搭載される減速装置に関する。特に、本発明は、制動力を発生させるために永久磁石(以下、単に「磁石」ともいう)を用いた渦電流式減速装置(以下、単に「減速装置」ともいう)に関する。   The present invention relates to a reduction gear mounted as an auxiliary brake on vehicles such as trucks and buses. In particular, the present invention relates to an eddy current reduction device (hereinafter also simply referred to as “deceleration device”) that uses a permanent magnet (hereinafter also simply referred to as “magnet”) in order to generate a braking force.

一般に、渦電流式減速装置は円筒状の制動部材を備える。制動部材は、車両の回転軸に固定されるロータである。通常、ロータの内側に、複数の磁石が回転軸回りに配列される。複数の磁石は磁石保持リングに保持される。制動時、磁石からの磁束がポールピースを通じてロータに達することにより、回転軸と一体で回転するロータの内周面に渦電流が発生する。これにより、ロータに制動トルクが発生し、回転軸の回転速度が減少する。   In general, an eddy current type speed reducer includes a cylindrical braking member. The braking member is a rotor fixed to the rotating shaft of the vehicle. Usually, a plurality of magnets are arranged around the rotation axis inside the rotor. The plurality of magnets are held by a magnet holding ring. During braking, magnetic flux from the magnet reaches the rotor through the pole piece, so that an eddy current is generated on the inner peripheral surface of the rotor that rotates integrally with the rotating shaft. As a result, braking torque is generated in the rotor, and the rotational speed of the rotating shaft is reduced.

制動と非制動との切替えは、通常、エアシリンダによって行われる。エアシリンダの作動によってエアシリンダのピストンロッドが進退し、ピストンロッドの進退に応じて磁石保持リングが回転軸回りに回転する。これにより、ポールピースに対する磁石の位置が変わり、減速装置は、磁石とロータとの間に磁気回路を発生する状態と、その磁気回路を発生しない状態と、を取る。磁石とロータとの間に磁気回路を発生する状態では、制動トルクが発生する。磁石とロータとの間に磁気回路を発生しない状態では、制動トルクが発生しない。   Switching between braking and non-braking is usually performed by an air cylinder. The piston rod of the air cylinder advances and retreats by the operation of the air cylinder, and the magnet holding ring rotates around the rotation axis according to the advance and retreat of the piston rod. Thereby, the position of the magnet with respect to the pole piece is changed, and the speed reducer takes a state where a magnetic circuit is generated between the magnet and the rotor and a state where the magnetic circuit is not generated. In a state where a magnetic circuit is generated between the magnet and the rotor, a braking torque is generated. When no magnetic circuit is generated between the magnet and the rotor, no braking torque is generated.

ここで、減速装置には2段階の制動トルクの出力が求められる場合がある。従来、2段階の制動トルクの出力を可能にするために、エアシリンダとして2段エアシリンダが採用されている(例えば、特開2002−101639号公報(特許文献1)、及び特開2014−152877号公報(特許文献2)参照)。2段エアシリンダは、ピストンロッドの進出量を2段階に制御できる。つまり、2段エアシリンダでは、ピストンロッドを最も進出した状態と最も後退した状態に維持するのみならず、ピストンロッドの進出を途中で止めた状態に維持することが可能である。2段エアシリンダを採用した場合、制動時、ポールピースに対する磁石の位置を、最大制動トルクが発生する位置と、最大制動トルクの約半分の制動トルクが発生する位置とに切り替えることができる。   Here, there are cases where the output of the braking torque in two stages is required for the reduction gear. 2. Description of the Related Art Conventionally, a two-stage air cylinder has been adopted as an air cylinder in order to enable output of two-stage braking torque (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-101039 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-152877). No. (Patent Document 2)). The two-stage air cylinder can control the advancement amount of the piston rod in two stages. That is, in the two-stage air cylinder, it is possible not only to maintain the piston rod in the most advanced state and the most retracted state, but also to maintain the piston rod in a stopped state on the way. When a two-stage air cylinder is employed, the position of the magnet with respect to the pole piece can be switched between a position where the maximum braking torque is generated and a position where a braking torque about half the maximum braking torque is generated during braking.

特開2002−101639号公報JP 2002-101439 A 特開2014−152877号公報JP 2014-152877 A

上記のとおり、2段エアシリンダを採用した場合、制動時に2段階の制動トルクを出力できる。しかし、2段エアシリンダの構造は複雑である。そのため、コストの上昇は避けられない。また、エアシリンダには、切り替えの際に磁石とポールピースとの間の磁気引力が負荷される。そのため、エアシリンダはその磁気引力に勝る推力を生じる必要がある。この点、1段エアシリンダの場合は、ピストンの片側から受けた圧力をそのまま推力とできる。一方で、2段エアシリンダの場合は、ピストンの両側から圧力を受け、その差圧が推力となる。したがって、同じ必要推力に対し、2段エアシリンダは1段エアシリンダに比べサイズが大きくならざるを得ない。これらの不都合は、エアシリンダの段数の増加に伴って著しくなる。そのため、2段階を超える制動トルクを出力できる減速装置の実用化は極めて難しい。   As described above, when a two-stage air cylinder is employed, a two-stage braking torque can be output during braking. However, the structure of the two-stage air cylinder is complicated. Therefore, an increase in cost is inevitable. The air cylinder is loaded with a magnetic attractive force between the magnet and the pole piece during switching. Therefore, the air cylinder needs to generate a thrust that exceeds its magnetic attraction. In this regard, in the case of a single-stage air cylinder, the pressure received from one side of the piston can be directly used as the thrust. On the other hand, in the case of a two-stage air cylinder, pressure is received from both sides of the piston, and the differential pressure becomes the thrust. Therefore, the size of the two-stage air cylinder must be larger than that of the first-stage air cylinder for the same required thrust. These disadvantages become significant as the number of air cylinders increases. For this reason, it is extremely difficult to put into practical use a reduction gear that can output braking torque exceeding two stages.

本発明の目的は、簡易な構成で、2段階を含む多段階の制動トルクを出力できる渦電流式減速装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an eddy current type speed reducer capable of outputting multi-stage braking torque including two stages with a simple configuration.

本発明の実施形態による渦電流式減速装置は、円筒状のロータと、複数の永久磁石と、複数のポールピースと、磁石保持リングと、ステータと、ピストンロッドを有する流体圧シリンダと、ロッドを有するアクチュエータと、スペーサと、を備える。ロータは、回転軸に固定される。複数の永久磁石は、ロータと隙間を空けて対向し、回転軸回りに配列される。複数のポールピースは、ロータと永久磁石との隙間に設けられ、回転軸回りに配列される。磁石保持リングは、永久磁石を保持する。ステータは、磁石保持リングを回転軸回りに回転可能に支持するとともに、ポールピースを保持する。流体圧シリンダは、ステータに取り付けられる。流体圧シリンダは、ピストンロッドの進退に応じて磁石保持リングを回転させ、ポールピースに対する永久磁石の位置を切り替える。アクチュエータは、ステータに取り付けられる。スペーサは、アクチュエータのロッドに連結される。スペーサは、進出するピストンロッドの先端に接触することによってピストンロッドの進出を制限する。   An eddy current reduction device according to an embodiment of the present invention includes a cylindrical rotor, a plurality of permanent magnets, a plurality of pole pieces, a magnet holding ring, a stator, a fluid pressure cylinder having a piston rod, and a rod. An actuator having a spacer and a spacer. The rotor is fixed to the rotating shaft. The plurality of permanent magnets are opposed to the rotor with a gap, and are arranged around the rotation axis. The plurality of pole pieces are provided in a gap between the rotor and the permanent magnet, and are arranged around the rotation axis. The magnet holding ring holds a permanent magnet. The stator supports the magnet holding ring so as to be rotatable about the rotation axis and holds the pole piece. The fluid pressure cylinder is attached to the stator. The fluid pressure cylinder rotates the magnet holding ring in accordance with the advance and retreat of the piston rod, and switches the position of the permanent magnet with respect to the pole piece. The actuator is attached to the stator. The spacer is connected to the rod of the actuator. The spacer limits the advancement of the piston rod by contacting the tip of the piston rod that advances.

本発明の渦電流式減速装置によれば、簡易な構成で、2段階を含む多段階の制動トルクを出力できる。   According to the eddy current type speed reducer of the present invention, a multi-stage braking torque including two stages can be output with a simple configuration.

図1は、第1実施形態の減速装置の要部を模式的に示す横断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the speed reducer according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態の減速装置を模式的に示す縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the reduction gear device of the first embodiment. 図3は、第1実施形態の減速装置における磁石の配列を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an arrangement of magnets in the reduction gear according to the first embodiment. 図4Aは、第1実施形態の減速装置による非制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view showing a state during non-braking by the speed reducer of the first embodiment. 図4Bは、第1実施形態の減速装置による非制動時の磁気回路の発生状況を示す横断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating a generation state of the magnetic circuit during non-braking by the reduction gear according to the first embodiment. 図5Aは、第1実施形態の減速装置による完全制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view showing a state during complete braking by the speed reducer of the first embodiment. 図5Bは、第1実施形態の減速装置による完全制動時の磁気回路の発生状況を示す横断面図である。FIG. 5B is a transverse cross-sectional view illustrating a generation state of the magnetic circuit during complete braking by the speed reducer according to the first embodiment. 図6Aは、第1実施形態の減速装置による抑制制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a state during restraint braking by the speed reducer according to the first embodiment. 図6Bは、第1実施形態の減速装置による抑制制動時の磁気回路の発生状況を示す横断面図である。FIG. 6B is a transverse cross-sectional view illustrating a generation state of a magnetic circuit during restraint braking by the speed reducer according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態の減速装置の変形例を示す横断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the speed reducer of the first embodiment. 図8は、第2実施形態の減速装置の要部を模式的に示す横断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the reduction gear according to the second embodiment. 図9は、第2実施形態の減速装置による非制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a non-braking state by the speed reducer according to the second embodiment. 図10は、第2実施形態の減速装置による完全制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state at the time of complete braking by the speed reducer according to the second embodiment. 図11は、第2実施形態の減速装置による抑制制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state at the time of restraint braking by the reduction gear according to the second embodiment. 図12は、第2実施形態の減速装置による抑制制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a state during restraint braking by the reduction gear according to the second embodiment. 図13は、第2実施形態の減速装置の変形例を示す横断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the speed reducer of the second embodiment. 図14は、第3実施形態の減速装置の要部を模式的に示す横断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the reduction gear device of the third embodiment. 図15は、第3実施形態の減速装置による非制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a non-braking state by the reduction gear device of the third embodiment. 図16は、第3実施形態の減速装置による完全制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state during complete braking by the speed reducer of the third embodiment. 図17は、第3実施形態の減速装置による抑制制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a state during restraint braking by the reduction gear device of the third embodiment. 図18は、第3実施形態の減速装置の変形例を示す横断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a modification of the reduction gear device of the third embodiment. 図19は、第4実施形態の減速装置における磁石の配列を示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view illustrating an arrangement of magnets in the reduction gear according to the fourth embodiment. 図20Aは、第4実施形態の減速装置による非制動時の状態を示す縦断面図である。FIG. 20A is a longitudinal cross-sectional view showing a non-braking state by the reduction gear according to the fourth embodiment. 図20Bは、第4実施形態の減速装置による非制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 20B is a cross-sectional view illustrating a state during non-braking with the speed reducer according to the fourth embodiment. 図21Aは、第4実施形態の減速装置による完全制動時の状態を示す縦断面図である。FIG. 21A is a longitudinal sectional view showing a state at the time of complete braking by the speed reducer of the fourth embodiment. 図21Bは、第4実施形態の減速装置による完全制動時の状態を示す横断面図である。FIG. 21B is a cross-sectional view showing a state during complete braking by the speed reducer of the fourth embodiment.

本発明の実施形態による渦電流式減速装置は、円筒状のロータと、複数の永久磁石と、複数のポールピースと、磁石保持リングと、ステータと、ピストンロッドを有する流体圧シリンダと、ロッドを有するアクチュエータと、スペーサと、を備える。ロータは、回転軸に固定される。複数の永久磁石は、ロータと隙間を空けて対向し、回転軸回りに配列される。複数のポールピースは、ロータと永久磁石との隙間に設けられ、回転軸回りに配列される。磁石保持リングは、永久磁石を保持する。ステータは、磁石保持リングを回転軸回りに回転可能に支持するとともに、ポールピースを保持する。流体圧シリンダは、ステータに取り付けられる。流体圧シリンダは、ピストンロッドの進退に応じて磁石保持リングを回転させ、ポールピースに対する永久磁石の位置を切り替える。アクチュエータは、ステータに取り付けられる。スペーサは、アクチュエータのロッドに連結される。スペーサは、進出するピストンロッドの先端に接触することによってピストンロッドの進出を制限する。   An eddy current reduction device according to an embodiment of the present invention includes a cylindrical rotor, a plurality of permanent magnets, a plurality of pole pieces, a magnet holding ring, a stator, a fluid pressure cylinder having a piston rod, and a rod. An actuator having a spacer and a spacer. The rotor is fixed to the rotating shaft. The plurality of permanent magnets are opposed to the rotor with a gap, and are arranged around the rotation axis. The plurality of pole pieces are provided in a gap between the rotor and the permanent magnet, and are arranged around the rotation axis. The magnet holding ring holds a permanent magnet. The stator supports the magnet holding ring so as to be rotatable about the rotation axis and holds the pole piece. The fluid pressure cylinder is attached to the stator. The fluid pressure cylinder rotates the magnet holding ring in accordance with the advance and retreat of the piston rod, and switches the position of the permanent magnet with respect to the pole piece. The actuator is attached to the stator. The spacer is connected to the rod of the actuator. The spacer limits the advancement of the piston rod by contacting the tip of the piston rod that advances.

本実施形態の減速装置によれば、流体圧シリンダの作動によってピストンロッドが進退し、制動と非制動とが切り替わる。その際、アクチュエータを適宜作動させ、アクチュエータのロッドを動かす。アクチュエータのロッドの動作に伴うスペーサの動作によってピストンロッドの進出を制限すれば、ポールピースに対する磁石の位置を、制動トルクが発生しない非制動の位置、及び最大制動トルクが発生する制動の位置のみならず、最大制動トルクよりも低い中間の制動トルクが発生する位置に切り替えることができる。したがって、本実施形態の減速装置は、2段階を含む多段階の制動トルクを出力できる。また、本実施形態の減速装置では、制動と非制動とを切り替える流体圧シリンダとして、単純な1段シリンダを採用する。しかも、アクチュエータには、磁石とポールピースとの間の磁気引力は負荷されない。このため、アクチュエータには格別な能力は不要であり、能力の小さい小型のアクチュエータで十分である。したがって、本実施形態の減速装置の構成は簡素である。   According to the speed reducer of the present embodiment, the piston rod moves forward and backward by the operation of the fluid pressure cylinder, and switching between braking and non-braking is performed. At that time, the actuator is appropriately operated to move the rod of the actuator. If the movement of the piston rod is limited by the movement of the spacer accompanying the movement of the rod of the actuator, the position of the magnet relative to the pole piece can be set only to the non-braking position where no braking torque is generated and the braking position where the maximum braking torque is generated. Instead, it is possible to switch to a position where an intermediate braking torque lower than the maximum braking torque is generated. Therefore, the speed reducer of the present embodiment can output multi-stage braking torque including two stages. In the speed reducer of this embodiment, a simple one-stage cylinder is employed as a fluid pressure cylinder that switches between braking and non-braking. Moreover, the magnetic attractive force between the magnet and the pole piece is not applied to the actuator. For this reason, the actuator does not require a special ability, and a small actuator with a small ability is sufficient. Therefore, the configuration of the speed reducer of this embodiment is simple.

本実施形態の減速装置の典型的な例では、複数の磁石はロータの内側に配置され、ロータの内周面と隙間を空けて対向する。各磁石の磁極(N極、S極)の配置は、回転軸を中心とする径方向である。互いに隣接する磁石同士の磁極の配置は、交互に異なる。この場合、複数のポールピースは、ロータの内周面と磁石との隙間に配置される。複数のポールピースの回転軸回りの配置角度は、複数の磁石の回転軸回りの配置角度と一致する。ポールピース単体のサイズは、磁石単体のサイズとほぼ同じである。   In a typical example of the speed reducer according to the present embodiment, the plurality of magnets are arranged inside the rotor and face the inner peripheral surface of the rotor with a gap. The arrangement of the magnetic poles (N pole, S pole) of each magnet is in the radial direction with the rotation axis as the center. Arrangement of magnetic poles between adjacent magnets is alternately different. In this case, the plurality of pole pieces are arranged in the gap between the inner peripheral surface of the rotor and the magnet. The arrangement angle around the rotation axis of the plurality of pole pieces coincides with the arrangement angle around the rotation axis of the plurality of magnets. The size of the pole piece alone is almost the same as the size of the magnet alone.

ただし、複数の磁石はロータの外側に配置されてもよい。この場合、複数の磁石は、ロータの外周面と隙間を空けて対向する。複数のポールピースは、ロータの外周面と磁石との隙間に配置される。   However, the plurality of magnets may be arranged outside the rotor. In this case, the plurality of magnets face the outer peripheral surface of the rotor with a gap. The plurality of pole pieces are disposed in the gap between the outer peripheral surface of the rotor and the magnet.

複数の磁石を保持する磁石保持リングは円筒状である。磁石保持リングは、ロータと対を成し、ロータと同心状に配置される。磁石保持リングは、ステータによって回転軸回りに回転可能に支持される。ステータは車両の非回転部に固定される。複数のポールピースはステータに保持される。磁石保持リングの側面からはレバーが突出する。そのレバーに、リンク機構を介して、流体圧シリンダのピストンロッドが接続される。そうすると、流体圧シリンダの作動によってピストンロッドが進退し、ピストンロッドの進退に応じて磁石保持リングが回転する。これにより、ポールピースに対する磁石の位置が変わり、制動と非制動とが切り替わる。   The magnet holding ring holding a plurality of magnets is cylindrical. The magnet holding ring is paired with the rotor and is disposed concentrically with the rotor. The magnet holding ring is supported by the stator so as to be rotatable around the rotation axis. The stator is fixed to the non-rotating part of the vehicle. The plurality of pole pieces are held by the stator. A lever protrudes from the side of the magnet retaining ring. A piston rod of a fluid pressure cylinder is connected to the lever via a link mechanism. If it does so, a piston rod will advance and retreat by the action | operation of a fluid pressure cylinder, and a magnet holding ring will rotate according to the advance and retreat of a piston rod. Thereby, the position of the magnet with respect to the pole piece is changed, and braking and non-braking are switched.

流体圧シリンダは単純な1段シリンダである限り、その種類は特に限定されない。典型的な例では、流体圧シリンダはエアシリンダである。流体圧シリンダは油圧シリンダであってもよい。なお、1段シリンダとは、ピストンロッドの進出量をストロークエンドまでの1段階のみに制御できるシリンダのことである。   The type of the fluid pressure cylinder is not particularly limited as long as it is a simple one-stage cylinder. In a typical example, the fluid pressure cylinder is an air cylinder. The fluid pressure cylinder may be a hydraulic cylinder. The single-stage cylinder is a cylinder that can control the advancement amount of the piston rod only in one stage until the stroke end.

本実施形態の減速装置には次の構成も含まれる。磁石及び磁石保持リングが回転軸の円周方向に沿って2列に分割されている。つまり、磁石保持リングが第1列の磁石保持リングと第2列の磁石保持リングに分割され、第1列及び第2列の磁石保持リングがそれぞれ複数の磁石を保持する。それらの磁石保持リングのうちの第1列の磁石保持リングが、ステータによって回転軸回りに回転可能に支持される。この第1列の磁石保持リングに、流体圧シリンダのピストンロッドが接続される。一方、第2列の磁石保持リングは、それ自身の磁石とポールピースが完全に重なった状態で、ステータに保持される。   The speed reducer of this embodiment includes the following configuration. The magnet and the magnet holding ring are divided into two rows along the circumferential direction of the rotating shaft. That is, the magnet holding ring is divided into a first row magnet holding ring and a second row magnet holding ring, and the first row and second row magnet holding rings each hold a plurality of magnets. A first row of the magnet holding rings among the magnet holding rings is supported by the stator so as to be rotatable around the rotation axis. A piston rod of a fluid pressure cylinder is connected to the magnet holding ring in the first row. On the other hand, the magnet holding ring in the second row is held by the stator in a state where its own magnet and pole piece are completely overlapped.

この構成の場合、流体圧シリンダの作動によって第1列の磁石保持リングが回転する。これにより、第2列の磁石保持リングの磁石及びポールピースに対し、第1列の磁石保持リングの磁石の位置が変わり、制動と非制動とが切り替わる。この場合、ポールピース単体のサイズは、次のとおりである。回転軸回りの周方向の長さは、磁石単体とほぼ同じである。回転軸に沿った軸方向の長さは、第1列及び第2列の磁石保持リングに保持された磁石の合計とほぼ同じである。   In the case of this configuration, the first row of magnet holding rings is rotated by the operation of the fluid pressure cylinder. Thereby, the position of the magnet of the magnet holding ring of the 1st row changes with respect to the magnet and pole piece of the 2nd row of magnet holding ring, and braking and non-braking are switched. In this case, the size of the pole piece alone is as follows. The length in the circumferential direction around the rotation axis is substantially the same as that of the magnet alone. The axial length along the rotation axis is substantially the same as the sum of the magnets held by the first and second row magnet holding rings.

ロータの材質は特に限定されない。ただし、ロータにおける磁石と対向する面の表層部の材質は、導電性材料である。渦電流を発生させるためである。導電性材料としては、強磁性金属材料(例:炭素鋼、鋳鉄等)、弱磁性金属材料(例:フェライト系ステンレス鋼等)、又は非磁性金属材料(例:アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス鋼、銅合金等)が挙げられる。典型的な例では、ロータの材質は強磁性金属材料(例:炭素鋼、鋳鉄等)であり、ロータにおける磁石と対向する面に、導電率の高い材料(例:アルミニウム合金、銅合金等)のめっき層が形成される。   The material of the rotor is not particularly limited. However, the material of the surface layer portion of the surface facing the magnet in the rotor is a conductive material. This is to generate an eddy current. Examples of conductive materials include ferromagnetic metal materials (eg, carbon steel, cast iron, etc.), weak magnetic metal materials (eg: ferritic stainless steel, etc.), or non-magnetic metal materials (eg, aluminum alloys, austenitic stainless steel, Copper alloy etc.). In a typical example, the material of the rotor is a ferromagnetic metal material (eg, carbon steel, cast iron, etc.), and a material with high conductivity (eg, aluminum alloy, copper alloy, etc.) on the surface of the rotor facing the magnet. The plating layer is formed.

磁石保持リングの材質は、強磁性金属材料(例:炭素鋼、鋳鉄等)である。磁石保持リングを通じて磁気回路を発生するためである。   The material of the magnet holding ring is a ferromagnetic metal material (eg, carbon steel, cast iron, etc.). This is because a magnetic circuit is generated through the magnet holding ring.

スペーサの材質は特に限定されない。ただし、スペーサはピストンロッドの先端と接触し、ピストンロッドの進出を制限する。そのため、スペーサには、ピストンロッドの先端との繰り返しの接触に対する耐久性が求められる。したがって、スペーサの好ましい材質は、金属材料(例:クロムモリブデン鋼等)、又はエンジニアリングプラスチック(例:ポリアセタール等)である。   The material of the spacer is not particularly limited. However, the spacer contacts the tip of the piston rod and restricts the advancement of the piston rod. Therefore, the spacer is required to have durability against repeated contact with the tip of the piston rod. Therefore, a preferable material of the spacer is a metal material (eg, chromium molybdenum steel) or an engineering plastic (eg, polyacetal).

ここで、本実施形態の減速装置は、アクチュエータの作動に伴うロッドの進退によって、スペーサがピストンロッドの延長上に配置された状態と、スペーサがピストンロッドの延長上から外れた状態と、を取るようにすることができる。この場合のアクチュエータは、流体圧シリンダであってもよいし、電動アクチュエータ(例:ソレノイド、サーボモータ等)であってもよい。   Here, the speed reducer of the present embodiment takes a state in which the spacer is disposed on the extension of the piston rod and a state in which the spacer is removed from the extension of the piston rod due to the advance / retreat of the rod accompanying the operation of the actuator. Can be. The actuator in this case may be a fluid pressure cylinder or an electric actuator (eg, solenoid, servo motor, etc.).

本実施形態の減速装置には、以下の構成を採用できる。スペーサは、頂面及び1段の段差面を有する。この場合、減速装置は、アクチュエータの作動に伴うロッドの進退によって、頂面がピストンロッドの延長上に配置された状態と、段差面がピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る。このような構成に代えて、スペーサは、頂面及び直線階段状の複数段の段差面を有してもよい。この場合、減速装置は、アクチュエータの作動に伴うロッドの進退によって、頂面がピストンロッドの延長上に配置された状態と、各段差面がピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る。これらの場合のアクチュエータは、好ましくは電動アクチュエータである。   The following configuration can be adopted for the reduction gear of the present embodiment. The spacer has a top surface and one step surface. In this case, the speed reducer takes a state in which the top surface is disposed on the extension of the piston rod and a state in which the step surface is disposed on the extension of the piston rod by the advancement / retraction of the rod accompanying the operation of the actuator. Instead of such a configuration, the spacer may have a top surface and a plurality of step surfaces having a linear staircase shape. In this case, the speed reducer takes a state in which the top surface is disposed on the extension of the piston rod and a state in which each step surface is disposed on the extension of the piston rod by the advance and retreat of the rod accompanying the operation of the actuator. . The actuator in these cases is preferably an electric actuator.

また、本実施形態の減速装置には、以下の構成を採用できる。スペーサは、頂面及び1段の段差面を有する。この場合、減速装置は、アクチュエータの作動に伴うロッドの回転によって、頂面がピストンロッドの延長上に配置された状態と、段差面がピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る。このような構成に代えて、スペーサは、頂面及び螺旋階段状の複数段の段差面を有してもよい。この場合、減速装置は、アクチュエータの作動に伴うロッドの回転によって、頂面がピストンロッドの延長上に配置された状態と、各段差面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る。これらの場合のアクチュエータは、好ましくはサーボモータである。   Moreover, the following structures can be employ | adopted for the speed reducer of this embodiment. The spacer has a top surface and one step surface. In this case, the speed reducer takes a state in which the top surface is disposed on the extension of the piston rod and a state in which the step surface is disposed on the extension of the piston rod by rotation of the rod accompanying the operation of the actuator. Instead of such a configuration, the spacer may have a top surface and a plurality of step surfaces having a spiral staircase shape. In this case, the speed reducer has a state in which the top surface is disposed on the extension of the piston rod and a state in which each step surface is disposed on the extension of the piston rod by the rotation of the rod accompanying the operation of the actuator. take. The actuator in these cases is preferably a servo motor.

以下に、本発明の渦電流式減速装置について、その実施形態を詳述する。   Below, the embodiment is explained in full detail about the eddy current type reduction gear device of the present invention.

[第1実施形態]
図1及び図2は、第1実施形態の減速装置を模式的に示す図である。これらの図のうち、図1は要部の横断面図であり、図2は縦断面図である。図3は、その減速装置における磁石の配列を示す斜視図である。図4A及び図4Bは、その減速装置による非制動時の状態を示す図である。図5A及び図5Bは、その減速装置による制動時の一状態であって最大制動トルクを発生する状態を示す図である。図6A及び図6Bは、その減速装置による制動時の一状態であって中間の制動トルクが発生する状態を示す図である。これらの図のうち、図4A、図5A及び図6Aは、制動と非制動とを切り替えるための流体圧シリンダ及びその近傍を示す横断面図である。図4B、図5B及び図6Bは、磁気回路の発生状況を示す横断面図である。ここで、縦断面とは回転軸に沿った断面である。横断面とは回転軸に直交した断面である。
[First Embodiment]
FIG.1 and FIG.2 is a figure which shows typically the speed reducer of 1st Embodiment. Among these drawings, FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view. FIG. 3 is a perspective view showing the arrangement of magnets in the reduction gear. FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing a state during non-braking by the reduction gear. FIG. 5A and FIG. 5B are diagrams illustrating a state in which the braking force is generated by the speed reducer and the maximum braking torque is generated. 6A and 6B are diagrams illustrating a state in which an intermediate braking torque is generated in one state during braking by the reduction gear. Among these drawings, FIGS. 4A, 5A and 6A are cross-sectional views showing a fluid pressure cylinder for switching between braking and non-braking and the vicinity thereof. 4B, 5B, and 6B are cross-sectional views showing the occurrence of the magnetic circuit. Here, the longitudinal section is a section along the rotation axis. A transverse section is a section perpendicular to the rotation axis.

図1〜図3に示すように、減速装置は、円筒状のロータ1と、ロータ1の内側に配置された円筒状の磁石保持リング2と、を備える。ロータ1は、制動トルクが付与される制動部材に相当する。ロータ1は、車両の回転軸10(例:プロペラシャフト、ドライブシャフト等)にロータ支持部材6を介して固定される。これにより、ロータ1は回転軸10と一体で回転する。ロータ1の外周面には、放熱フィン1aが設けられる。   As shown in FIGS. 1 to 3, the speed reducer includes a cylindrical rotor 1 and a cylindrical magnet holding ring 2 disposed inside the rotor 1. The rotor 1 corresponds to a braking member to which braking torque is applied. The rotor 1 is fixed to a rotating shaft 10 (eg, propeller shaft, drive shaft, etc.) of the vehicle via a rotor support member 6. Thereby, the rotor 1 rotates integrally with the rotating shaft 10. Radiating fins 1 a are provided on the outer peripheral surface of the rotor 1.

磁石保持リング2は、ロータ1と同心状に配設される。磁石保持リング2は、ステータ7を介し、回転軸10回りに回転可能に支持される。ステータ7は、車両の非回転部11(例:トランスミッションカバー)に固定される。   The magnet holding ring 2 is disposed concentrically with the rotor 1. The magnet holding ring 2 is supported via the stator 7 so as to be rotatable around the rotation shaft 10. The stator 7 is fixed to a non-rotating part 11 (for example, a transmission cover) of the vehicle.

磁石保持リング2の外周面には、複数の永久磁石3が固定される。磁石3は、ロータ1の内周面1bと隙間を空けて対向し、回転軸10を中心とする円周方向にわたり配列される。つまり、磁石3は、磁石保持リング2に保持されて、回転軸10回りに配列される。各磁石3の磁極(N極、S極)の配置は、回転軸10を中心とする径方向である。互いに隣接する磁石3同士の磁極の配置は交互に異なる(図3参照)。   A plurality of permanent magnets 3 are fixed to the outer peripheral surface of the magnet holding ring 2. The magnet 3 is opposed to the inner peripheral surface 1 b of the rotor 1 with a gap, and is arranged over a circumferential direction centering on the rotation shaft 10. That is, the magnet 3 is held by the magnet holding ring 2 and arranged around the rotation shaft 10. The arrangement of the magnetic poles (N pole and S pole) of each magnet 3 is in the radial direction with the rotary shaft 10 as the center. Arrangement of magnetic poles of magnets 3 adjacent to each other is alternately different (see FIG. 3).

ロータ1の内周面1bと磁石3との隙間には、複数の強磁性体のポールピース4が配置される。ポールピース4は、回転軸10を中心とする円周方向にわたり配列される。ポールピース4の回転軸10回りの配置角度は、磁石3の回転軸10回りの配置角度と一致する(図4B、図5B及び図6B参照)。ポールピース4は、各々の両側部をポールピース保持リング5によって保持される(図2参照)。ポールピース保持リング5は、ステータ7に固定される。つまり、ポールピース4は、ステータ7に保持されて、回転軸10回りに配列される。   A plurality of ferromagnetic pole pieces 4 are arranged in the gap between the inner peripheral surface 1 b of the rotor 1 and the magnet 3. The pole pieces 4 are arranged in a circumferential direction around the rotation shaft 10. The arrangement angle of the pole piece 4 around the rotation axis 10 coincides with the arrangement angle of the magnet 3 around the rotation axis 10 (see FIGS. 4B, 5B and 6B). The pole piece 4 is held on both sides by a pole piece holding ring 5 (see FIG. 2). The pole piece holding ring 5 is fixed to the stator 7. That is, the pole piece 4 is held by the stator 7 and arranged around the rotation shaft 10.

図1及び図2に示すように、磁石保持リング2の側面からはレバー2aが突出する。そのレバー2aに、図示しないリンク機構を介して、エアシリンダ20のピストンロッド21が接続される。エアシリンダ20は1段シリンダであり、流体圧シリンダに相当する。エアシリンダ20は、ステータ7と一体のハウジング7aに取り付けられる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the lever 2 a protrudes from the side surface of the magnet holding ring 2. The piston rod 21 of the air cylinder 20 is connected to the lever 2a via a link mechanism (not shown). The air cylinder 20 is a single-stage cylinder and corresponds to a fluid pressure cylinder. The air cylinder 20 is attached to a housing 7 a integrated with the stator 7.

図示しない制御装置からの指令により、エアシリンダ20は圧縮空気を動力として作動する。エアシリンダ20の作動によって、ピストンロッド21はハウジング7a内で進退する。ピストンロッド21の進退によって、磁石保持リング2が回転し、制動と非制動とが切り替わる。   In response to a command from a control device (not shown), the air cylinder 20 operates using compressed air as power. By the operation of the air cylinder 20, the piston rod 21 moves back and forth within the housing 7a. As the piston rod 21 advances and retreats, the magnet holding ring 2 rotates to switch between braking and non-braking.

また、本実施形態では、ハウジング7aの内部に、直方体形状のスペーサ22が収納されている。このスペーサ22は、上記した制動と非制動との切替えに用いられるエアシリンダ20とは異なるエアシリンダ23のロッド24に連結される。このエアシリンダ23は、1段シリンダであるが、エアシリンダ20よりも能力及びサイズが小さい。以下、説明の便宜上、スペーサ22に連結されるエアシリンダ23は、補助エアシリンダ23と称する。補助エアシリンダ23のロッド24の進退方向がエアシリンダ20のピストンロッド21の進退方向と直交するように、補助エアシリンダ23はハウジング7aに取り付けられる。ここでの補助エアシリンダ23は、アクチュエータに相当する。補助エアシリンダ23は、油圧シリンダ等の流体圧シリンダであってもよい。補助エアシリンダ23は、ソレノイド等の電動アクチュエータに変更してもよい。   In the present embodiment, a rectangular parallelepiped spacer 22 is housed inside the housing 7a. The spacer 22 is connected to a rod 24 of an air cylinder 23 different from the air cylinder 20 used for switching between braking and non-braking described above. The air cylinder 23 is a single-stage cylinder, but has a smaller capacity and size than the air cylinder 20. Hereinafter, for convenience of explanation, the air cylinder 23 connected to the spacer 22 is referred to as an auxiliary air cylinder 23. The auxiliary air cylinder 23 is attached to the housing 7a so that the forward / backward direction of the rod 24 of the auxiliary air cylinder 23 is orthogonal to the forward / backward direction of the piston rod 21 of the air cylinder 20. The auxiliary air cylinder 23 here corresponds to an actuator. The auxiliary air cylinder 23 may be a fluid pressure cylinder such as a hydraulic cylinder. The auxiliary air cylinder 23 may be changed to an electric actuator such as a solenoid.

制御装置からの指令により、補助エアシリンダ23が作動する。補助エアシリンダ23の作動によって、ロッド24が進退し、スペーサ22がハウジング7a内で進退する。これにより、減速装置は、スペーサ22がピストンロッド21の延長上に配置された状態と、スペーサ22がピストンロッド21の延長上から外れた状態と、を取る。   The auxiliary air cylinder 23 is actuated by a command from the control device. By the operation of the auxiliary air cylinder 23, the rod 24 advances and retracts, and the spacer 22 advances and retracts within the housing 7a. As a result, the speed reducer takes a state in which the spacer 22 is disposed on the extension of the piston rod 21 and a state in which the spacer 22 is removed from the extension of the piston rod 21.

スペーサ22がピストンロッド21の延長上に配置された状態で、ピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ22の頂面22aに接触する。このようなスペーサ22とピストンロッド21との接触により、ピストンロッド21の進出が制限される。一方、スペーサ22がピストンロッド21の延長上から外れた状態では、ピストンロッド21は何ら制限されることなくストロークエンドまで進出する。   When the piston rod 21 advances in a state where the spacer 22 is disposed on the extension of the piston rod 21, the tip 21 a of the piston rod 21 comes into contact with the top surface 22 a of the spacer 22. Such contact between the spacer 22 and the piston rod 21 limits the advancement of the piston rod 21. On the other hand, when the spacer 22 is removed from the extension of the piston rod 21, the piston rod 21 advances to the stroke end without any limitation.

制動と非制動との切替えの際、エアシリンダ20の作動により、ピストンロッド21が進退し、磁石保持リング2及び磁石3が一体で回転軸10回りに回転する。また、エアシリンダ20の作動に先立ち、必要に応じて補助エアシリンダ23を作動させることにより、ロッド24が進退し、スペーサ22が進退する。これにより、ポールピース4に対する磁石3の位置は、以下のようになる。   When switching between braking and non-braking, the piston rod 21 is advanced and retracted by the operation of the air cylinder 20, and the magnet holding ring 2 and the magnet 3 rotate integrally around the rotary shaft 10. Prior to the operation of the air cylinder 20, the auxiliary air cylinder 23 is operated as necessary, so that the rod 24 moves forward and backward, and the spacer 22 moves forward and backward. Thereby, the position of the magnet 3 with respect to the pole piece 4 is as follows.

非制動時、図4Aに示すように、ピストンロッド21が最も後退した状態に置かれる。スペーサ22の位置は問わない。この場合、図4Bに示すように、ポールピース4が隣接する磁石3同士を均等に跨ぐ。この状態では、制動トルクは発生しない。   At the time of non-braking, as shown in FIG. 4A, the piston rod 21 is placed in the most retracted state. The position of the spacer 22 does not matter. In this case, as shown in FIG. 4B, the pole pieces 4 straddle the adjacent magnets 3 evenly. In this state, no braking torque is generated.

非制動時の磁石3からの磁束は、次のような状況になる。図4Bに示すように、互いに隣接する磁石3のうちの一方の磁石3のN極から出た磁束は、ポールピース4を通じた後、他方の磁石3のS極に達する。他方の磁石3のN極から出た磁束は、磁石保持リング2を通じて一方の磁石3のS極に達する。つまり、磁石3とロータ1との間に磁気回路は発生しない。したがって、回転軸10と一体で回転するロータ1に制動トルクは発生しない。   The magnetic flux from the magnet 3 during non-braking is as follows. As shown in FIG. 4B, the magnetic flux emitted from the north pole of one of the adjacent magnets 3 reaches the south pole of the other magnet 3 after passing through the pole piece 4. The magnetic flux emitted from the N pole of the other magnet 3 reaches the S pole of one magnet 3 through the magnet holding ring 2. That is, no magnetic circuit is generated between the magnet 3 and the rotor 1. Therefore, no braking torque is generated in the rotor 1 that rotates integrally with the rotary shaft 10.

制動時は、例えば、図5Aに示すように、スペーサ22が最も後退してピストンロッド21の延長上から外れた位置に置かれる。この状態でピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21が最も進出した状態に置かれる。その際、非制動時の状態から磁石保持リング2が磁石3の配置角度の半分ほど回転する。この場合、図5Bに示すように、ポールピース4は磁石3と完全に重なる。この状態では、最大制動トルクが発生する。以下、この状態を「完全制動」ともいう。   At the time of braking, for example, as shown in FIG. 5A, the spacer 22 is most retracted and placed at a position away from the extension of the piston rod 21. When the piston rod 21 advances in this state, the piston rod 21 is placed in the most advanced state. At that time, the magnet holding ring 2 rotates about half the arrangement angle of the magnet 3 from the non-braking state. In this case, the pole piece 4 completely overlaps the magnet 3 as shown in FIG. 5B. In this state, the maximum braking torque is generated. Hereinafter, this state is also referred to as “complete braking”.

完全制動時、磁石3からの磁束は、次のような状況になる。図5Bに示すように、互いに隣接する磁石3のうちの一方の磁石3のN極から出た磁束は、ポールピース4を貫き、ロータ1に達する。ロータ1に達した磁束は、他方の磁石3のS極にポールピース4を通じて達する。他方の磁石3のN極から出た磁束は、磁石保持リング2を通じて一方の磁石3のS極に達する。つまり、円周方向に隣接する磁石3同士、磁石保持リング2、ポールピース4、及びロータ1との間に、磁石3による磁気回路が形成される。このような磁気回路が、円周方向の全域にわたり、交互にその磁束の向きを逆向きにして形成される。この場合、回転軸10と一体で回転するロータ1に回転方向と逆向きの最大制動トルクが発生する。   During complete braking, the magnetic flux from the magnet 3 is as follows. As shown in FIG. 5B, the magnetic flux emitted from the north pole of one of the adjacent magnets 3 passes through the pole piece 4 and reaches the rotor 1. The magnetic flux that has reached the rotor 1 reaches the S pole of the other magnet 3 through the pole piece 4. The magnetic flux emitted from the N pole of the other magnet 3 reaches the S pole of one magnet 3 through the magnet holding ring 2. That is, a magnetic circuit including the magnets 3 is formed between the magnets 3 adjacent to each other in the circumferential direction, the magnet holding ring 2, the pole piece 4, and the rotor 1. Such a magnetic circuit is formed by alternately reversing the direction of the magnetic flux over the entire circumferential direction. In this case, the maximum braking torque in the direction opposite to the rotation direction is generated in the rotor 1 that rotates integrally with the rotary shaft 10.

また、制動時は、例えば、図6Aに示すように、スペーサ22が最も進出してピストンロッド21の延長上の位置に置かれる。この状態でピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ22の頂面22aに接触し、ピストンロッド21の進出が途中で止まる。その際、非制動時の状態から磁石保持リング2が磁石3の配置角度の約1/4ほど回転する。この場合、図6Bに示すように、ポールピース4は、隣接する磁石3同士を不均等に跨ぎつつ、一方の磁石3と広範に重なる。この状態では、最大制動トルクよりも低い中間の制動トルク(最大制動トルクの約半分の制動トルク)が発生する。以下、この状態を「抑制制動」ともいう。   Further, at the time of braking, for example, as shown in FIG. 6A, the spacer 22 advances most and is placed at a position on the extension of the piston rod 21. When the piston rod 21 advances in this state, the tip 21a of the piston rod 21 contacts the top surface 22a of the spacer 22, and the advancement of the piston rod 21 stops midway. At that time, the magnet holding ring 2 rotates about 1/4 of the arrangement angle of the magnet 3 from the non-braking state. In this case, as shown in FIG. 6B, the pole piece 4 overlaps with one magnet 3 extensively while straddling adjacent magnets 3 unevenly. In this state, an intermediate braking torque lower than the maximum braking torque (about half of the maximum braking torque) is generated. Hereinafter, this state is also referred to as “suppressing braking”.

抑制制動時、磁石3からの磁束は、次のような状況になる。図6Bに示すように、磁石3による磁気回路の大半は、図5Bに示す完全制動時と同様になる。ただし、磁石3からの磁束の一部は、図4Bに示す非制動時と同様に、ロータ1に達しない。そのため、磁石3からロータ1に達する磁束は、完全制動時のものよりも少なくなる。したがって、抑制制動時に発生する制動トルクは、完全制動時に発生する最大制動トルクよりも低くなる。   At the time of restraint braking, the magnetic flux from the magnet 3 is as follows. As shown in FIG. 6B, most of the magnetic circuit by the magnet 3 is the same as that at the time of complete braking shown in FIG. 5B. However, a part of the magnetic flux from the magnet 3 does not reach the rotor 1 as in the case of non-braking shown in FIG. 4B. Therefore, the magnetic flux reaching the rotor 1 from the magnet 3 is less than that during complete braking. Therefore, the braking torque generated during restraint braking is lower than the maximum braking torque generated during complete braking.

このように、本実施形態の減速装置によれば、ポールピースに対する磁石の位置を、非制動の位置、及び完全制動の位置のみならず、1つの抑制制動の位置に切り替えることができる。したがって、本実施形態の減速装置は、2段階の制動トルクを出力できる。また、本実施形態の減速装置では、制動と非制動とを切り替える流体圧シリンダとして単純な1段エアシリンダを採用する。スペーサを動かすアクチュエータには能力及びサイズの小さいアクチュエータを採用する。したがって、本実施形態の減速装置の構成は簡素である。   Thus, according to the speed reducer of the present embodiment, the position of the magnet with respect to the pole piece can be switched not only to the non-braking position and the complete braking position but also to one restraining braking position. Therefore, the speed reducer of the present embodiment can output two levels of braking torque. In the speed reducer of this embodiment, a simple one-stage air cylinder is employed as a fluid pressure cylinder that switches between braking and non-braking. An actuator having a small capacity and size is used as the actuator for moving the spacer. Therefore, the configuration of the speed reducer of this embodiment is simple.

図7は、第1実施形態の減速装置の変形例を示す横断面図である。図1及び図6Aに示す第1実施形態の場合、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ22の頂面22aに接触したとき、補助エアシリンダ23のみがエアシリンダ20(ピストンロッド21)からの衝撃を受け止める。スペーサ22の背面(頂面22aとは反対側の面)とハウジング7aの内面との間に隙間が存在するからである。そのため、補助エアシリンダ23が早期に破損するおそれがある。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the speed reducer of the first embodiment. In the case of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 6A, when the tip 21a of the piston rod 21 contacts the top surface 22a of the spacer 22, only the auxiliary air cylinder 23 receives an impact from the air cylinder 20 (piston rod 21). Take it. This is because a gap exists between the back surface of the spacer 22 (the surface opposite to the top surface 22a) and the inner surface of the housing 7a. For this reason, the auxiliary air cylinder 23 may be damaged early.

そこで、図7に示すように、スペーサ22の背面に緩衝材25が設けられていてもよい。緩衝材25はスペーサ22と一体であり、ハウジング7aの内面と接触している。補助エアシリンダ23の作動によってロッド24が進退する際、緩衝材25はハウジング7aの内面と摺動する。また、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ22の頂面22aに接触したとき、緩衝材25はエアシリンダ20(ピストンロッド21)からの衝撃を受け止める。これにより、補助エアシリンダ23の破損を防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 7, a buffer material 25 may be provided on the back surface of the spacer 22. The buffer material 25 is integral with the spacer 22 and is in contact with the inner surface of the housing 7a. When the rod 24 moves back and forth by the operation of the auxiliary air cylinder 23, the cushioning material 25 slides on the inner surface of the housing 7a. Further, when the tip 21a of the piston rod 21 comes into contact with the top surface 22a of the spacer 22, the cushioning material 25 receives an impact from the air cylinder 20 (piston rod 21). Thereby, damage to the auxiliary air cylinder 23 can be prevented.

緩衝材25の材質は特に限定されない。ただし、緩衝材25はハウジング7aの内面と円滑に摺動する必要がある。また、緩衝材25には、繰り返しの衝撃に対する耐久性が求められる。したがって、緩衝材25の好ましい材質は、樹脂、又は樹脂を含有する焼結金属等である。   The material of the buffer material 25 is not particularly limited. However, the cushioning material 25 needs to slide smoothly with the inner surface of the housing 7a. Further, the buffer material 25 is required to have durability against repeated impacts. Therefore, a preferable material of the buffer material 25 is a resin or a sintered metal containing the resin.

また、ピストンロッド21の先端21aと接触するスペーサ22の頂面22aに、ゴム等の緩衝板(図示省略)が設けられていてもよい。緩衝板によって衝撃を緩和できるからである。   In addition, a buffer plate (not shown) such as rubber may be provided on the top surface 22a of the spacer 22 that contacts the tip 21a of the piston rod 21. This is because the shock can be reduced by the buffer plate.

[第2実施形態]
図8は、第2実施形態の減速装置の要部を模式的に示す横断面図である。図9は、その減速装置による非制動時の状態を示す図である。図10は、その減速装置による制動時の一状態であって最大制動トルクを発生する状態を示す図である。図11及び図12は、その減速装置による制動時の一状態であって中間の制動トルクが発生する状態を示す図である。図9〜図12のいずれも、制動と非制動とを切り替えるための流体圧シリンダ及びその近傍を示す横断面図である。第2実施形態の減速装置は前記第1実施形態の減速装置の構成を基本とし、両者に共通する構成の説明は適宜省略する。後述する第3〜第4実施形態でも同様とする。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the reduction gear according to the second embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating a state during non-braking by the reduction gear. FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the maximum braking torque is generated in one state during braking by the reduction gear. FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams showing a state in which braking is performed by the reduction gear and a state in which an intermediate braking torque is generated. 9 to 12 are cross-sectional views showing a fluid pressure cylinder for switching between braking and non-braking and the vicinity thereof. The speed reducer of the second embodiment is based on the configuration of the speed reducer of the first embodiment, and the description of the configuration common to both is omitted as appropriate. The same applies to third to fourth embodiments described later.

第2実施形態の減速装置は、前記第1実施形態と比較し、主にスペーサの形状が相違する。本実施形態では、スペーサ32は、頂面32a及び1段の段差面32bを有する。このスペーサ32は、ソレノイド33のロッド34に連結される。ソレノイド33は、ロッド34の進出量を2段階に制御できる。このソレノイド33は、制動と非制動との切替えに用いられるエアシリンダ20よりも能力及びサイズが小さい。ここでのソレノイド33は、アクチュエータに相当する。ロッド34の進出量を2段階に制御できる限り、ソレノイド33は、サーボモータ等の電動アクチュエータに変更してもよい。   The speed reducer according to the second embodiment is mainly different from the first embodiment in the shape of the spacer. In the present embodiment, the spacer 32 has a top surface 32a and a step surface 32b of one step. The spacer 32 is connected to the rod 34 of the solenoid 33. The solenoid 33 can control the advancement amount of the rod 34 in two stages. The solenoid 33 is smaller in capacity and size than the air cylinder 20 used for switching between braking and non-braking. The solenoid 33 here corresponds to an actuator. As long as the advance amount of the rod 34 can be controlled in two stages, the solenoid 33 may be changed to an electric actuator such as a servo motor.

制御装置からの指令により、ソレノイド33が作動する。ソレノイド33の作動によって、ロッド34が2段階に進退し、スペーサ32がハウジング7a内で2段階に進退する。これにより、減速装置は、スペーサ32がピストンロッド21の延長上から外れた状態を取る。更に、減速装置は、スペーサ32の頂面32aがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、スペーサ32の段差面32bがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、を取る。   The solenoid 33 is actuated by a command from the control device. By actuating the solenoid 33, the rod 34 advances and retracts in two stages, and the spacer 32 advances and retracts in two stages in the housing 7a. Thereby, the speed reducer takes a state where the spacer 32 is disengaged from the extension of the piston rod 21. Further, the speed reducer takes a state in which the top surface 32 a of the spacer 32 is disposed on the extension of the piston rod 21 and a state in which the step surface 32 b of the spacer 32 is disposed on the extension of the piston rod 21.

スペーサ32の頂面32aがピストンロッド21の延長上に配置された状態で、ピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ32の頂面32aに接触する。スペーサ32の段差面32bがピストンロッド21の延長上に配置された状態で、ピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ32の段差面32bに接触する。このようなスペーサ32とピストンロッド21との接触により、ピストンロッド21の進出が2段階に制限される。一方、スペーサ32がピストンロッド21の延長上から外れた状態では、ピストンロッド21は何ら制限されることなくストロークエンドまで進出する。   When the piston rod 21 advances in a state where the top surface 32 a of the spacer 32 is disposed on the extension of the piston rod 21, the tip 21 a of the piston rod 21 contacts the top surface 32 a of the spacer 32. When the piston rod 21 advances in a state where the step surface 32b of the spacer 32 is disposed on the extension of the piston rod 21, the tip 21a of the piston rod 21 comes into contact with the step surface 32b of the spacer 32. Due to the contact between the spacer 32 and the piston rod 21, the advancement of the piston rod 21 is limited to two stages. On the other hand, in a state where the spacer 32 is removed from the extension of the piston rod 21, the piston rod 21 advances to the stroke end without any limitation.

制動と非制動との切替えの際、エアシリンダ20の作動により、ピストンロッド21が進退し、磁石保持リング2及び磁石3が一体で回転軸10回りに回転する。また、エアシリンダ20の作動に先立ち、必要に応じてソレノイド33を作動させることにより、ロッド34が進退し、スペーサ32が進退する。これにより、ポールピース4に対する磁石3の位置は、以下のようになる。   When switching between braking and non-braking, the piston rod 21 is advanced and retracted by the operation of the air cylinder 20, and the magnet holding ring 2 and the magnet 3 rotate integrally around the rotary shaft 10. Prior to the operation of the air cylinder 20, the solenoid 34 is operated as necessary, so that the rod 34 is advanced and retracted, and the spacer 32 is advanced and retracted. Thereby, the position of the magnet 3 with respect to the pole piece 4 is as follows.

非制動時、図9に示すように、ピストンロッド21が最も後退した状態に置かれる。スペーサ32の位置は問わない。この場合、第1実施形態と同様に、ポールピース4が隣接する磁石3同士を均等に跨ぐ(図4B参照)。この状態では、制動トルクは発生しない。   During non-braking, as shown in FIG. 9, the piston rod 21 is placed in the most retracted state. The position of the spacer 32 does not matter. In this case, similarly to the first embodiment, the pole pieces 4 evenly straddle the adjacent magnets 3 (see FIG. 4B). In this state, no braking torque is generated.

完全制動時は、図10に示すように、スペーサ32が最も後退してピストンロッド21の延長上から外れた位置に置かれる。この状態でピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21が最も進出した状態に置かれる。その際、第1実施形態と同様に、非制動時の状態から磁石保持リング2が磁石3の配置角度の半分ほど回転する。この場合、ポールピース4は磁石3と完全に重なる(図5B参照)。この状態では、最大制動トルクが発生する。   At the time of complete braking, as shown in FIG. 10, the spacer 32 is most retracted and placed at a position away from the extension of the piston rod 21. When the piston rod 21 advances in this state, the piston rod 21 is placed in the most advanced state. At that time, similarly to the first embodiment, the magnet holding ring 2 rotates about half the arrangement angle of the magnet 3 from the non-braking state. In this case, the pole piece 4 completely overlaps with the magnet 3 (see FIG. 5B). In this state, the maximum braking torque is generated.

また、抑制制動時は、例えば、図11に示すように、ソレノイド33の作動により、スペーサ32の頂面32aがピストンロッド21の延長上の位置に置かれる。この状態でピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ32の頂面32aに接触し、ピストンロッド21の進出が途中で止まる。その際、第1実施形態と同様に、非制動時の状態から磁石保持リング2が磁石3の配置角度の約1/4ほど回転する。この場合、ポールピース4は、隣接する磁石3同士を不均等に跨ぎつつ、一方の磁石3と広範に重なる(図6B参照)。この状態では、最大制動トルクよりも低い中間の制動トルク(最大制動トルクの約半分の制動トルク)が発生する。   At the time of restraint braking, for example, as shown in FIG. 11, the top surface 32 a of the spacer 32 is placed at a position on the extension of the piston rod 21 by the operation of the solenoid 33. When the piston rod 21 advances in this state, the tip 21a of the piston rod 21 comes into contact with the top surface 32a of the spacer 32, and the advancement of the piston rod 21 stops midway. At that time, similarly to the first embodiment, the magnet holding ring 2 rotates about 1/4 of the arrangement angle of the magnet 3 from the non-braking state. In this case, the pole piece 4 overlaps one of the magnets 3 in a non-uniform manner across the adjacent magnets 3 (see FIG. 6B). In this state, an intermediate braking torque lower than the maximum braking torque (about half of the maximum braking torque) is generated.

また、抑制制動時は、例えば、図12に示すように、ソレノイド33の作動により、スペーサ32の段差面32bがピストンロッド21の延長上の位置に置かれる。この状態でピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ32の段差面32bに接触し、ピストンロッド21の進出が途中で止まる。その際、非制動時の状態から磁石保持リング2が磁石3の配置角度の約3/4ほど回転する。この場合、ポールピース4は、磁石3と完全に重なってはいないが、磁石3と広範に重なる。この状態では、最大制動トルクよりも低い中間の制動トルク(最大制動トルクの約3/4の制動トルク)が発生する。   At the time of restraint braking, for example, as shown in FIG. 12, the stepped surface 32 b of the spacer 32 is placed at a position on the extension of the piston rod 21 by the operation of the solenoid 33. When the piston rod 21 advances in this state, the tip 21a of the piston rod 21 comes into contact with the stepped surface 32b of the spacer 32, and the advancement of the piston rod 21 stops midway. At that time, the magnet holding ring 2 rotates about 3/4 of the arrangement angle of the magnet 3 from the non-braking state. In this case, the pole piece 4 does not completely overlap with the magnet 3, but overlaps the magnet 3 extensively. In this state, an intermediate braking torque lower than the maximum braking torque (about 3/4 of the maximum braking torque) is generated.

このように、本実施形態の減速装置によれば、ポールピースに対する磁石の位置を、非制動の位置、及び完全制動の位置のみならず、2つの抑制制動の位置に切り替えることができる。したがって、本実施形態の減速装置は、3段階の制動トルクを出力できる。また、本実施形態の減速装置の構成は、第1実施形態と同様に簡素である。   Thus, according to the reduction gear of this embodiment, the position of the magnet with respect to the pole piece can be switched not only to the non-braking position and the complete braking position, but also to the two restraining braking positions. Therefore, the speed reducer of the present embodiment can output three levels of braking torque. In addition, the configuration of the reduction gear according to the present embodiment is simple as in the first embodiment.

本実施形態の減速装置では、スペーサ32の段差面32bが直線階段状に複数あってもよい。この場合、スペーサ32を進退させるソレノイド33は、ロッド34の進出量を、スペーサ32の頂面32a及び段差面32bの数を合計した数の多段階に制御できる。このソレノイド33の作動によって、ロッド34が多段階に進退し、スペーサ32が多段階に進退する。これにより、減速装置は、スペーサ32がピストンロッド21の延長上から外れた状態を取る。更に、減速装置は、スペーサ32の頂面32aがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、スペーサ32の各段差面32bがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、を取る。   In the speed reducer of the present embodiment, there may be a plurality of stepped surfaces 32b of the spacer 32 in a linear step shape. In this case, the solenoid 33 that advances and retracts the spacer 32 can control the amount of advancement of the rod 34 in multiple stages, which is the total number of the top surface 32 a and the step surface 32 b of the spacer 32. By the operation of the solenoid 33, the rod 34 advances and retracts in multiple stages, and the spacer 32 advances and retracts in multiple stages. Thereby, the speed reducer takes a state where the spacer 32 is disengaged from the extension of the piston rod 21. Further, the speed reducer takes a state in which the top surface 32 a of the spacer 32 is disposed on the extension of the piston rod 21 and a state in which each step surface 32 b of the spacer 32 is disposed on the extension of the piston rod 21.

このような減速装置によれば、ポールピースに対する磁石の位置を、非制動の位置、及び完全制動の位置のみならず、3つ以上の抑制制動の位置に切り替えることができる。したがって、本実施形態の減速装置は、4つ以上の多段階の制動トルクを出力できる。   According to such a reduction gear, the position of the magnet with respect to the pole piece can be switched to not only the non-braking position and the complete braking position but also three or more restraining braking positions. Therefore, the speed reducer of this embodiment can output four or more multi-stage braking torques.

図13は、第2実施形態の減速装置の変形例を示す横断面図である。図8、図11及び図12に示す第2実施形態の場合、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ32の頂面32a又は段差面32bに接触したとき、ソレノイド33のみがエアシリンダ20(ピストンロッド21)からの衝撃を受け止める。スペーサ32の背面(頂面32a及び段差面32bとは反対側の面)とハウジング7aの内面との間に隙間が存在するからである。そのため、ソレノイド33が早期に破損するおそれがある。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the speed reducer of the second embodiment. In the case of the second embodiment shown in FIGS. 8, 11, and 12, when the tip 21 a of the piston rod 21 contacts the top surface 32 a or the step surface 32 b of the spacer 32, only the solenoid 33 moves to the air cylinder 20 (piston rod 21 ) This is because a gap exists between the back surface of the spacer 32 (the surface opposite to the top surface 32a and the step surface 32b) and the inner surface of the housing 7a. Therefore, the solenoid 33 may be damaged early.

そこで、図13に示すように、スペーサ32の背面に緩衝材35が設けられていてもよい。緩衝材35はスペーサ32と一体であり、ハウジング7aの内面と接触している。ソレノイド33の作動によってロッド34が進退する際、緩衝材35はハウジング7aの内面と摺動する。また、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ32の頂面32a又は段差面32bに接触したとき、緩衝材35はエアシリンダ20(ピストンロッド21)からの衝撃を受け止める。これにより、ソレノイド33の破損を防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 13, a buffer material 35 may be provided on the back surface of the spacer 32. The buffer material 35 is integral with the spacer 32 and is in contact with the inner surface of the housing 7a. When the rod 34 moves forward and backward by the operation of the solenoid 33, the cushioning material 35 slides on the inner surface of the housing 7a. Further, when the tip 21a of the piston rod 21 comes into contact with the top surface 32a or the stepped surface 32b of the spacer 32, the buffer material 35 receives an impact from the air cylinder 20 (piston rod 21). Thereby, damage to the solenoid 33 can be prevented.

緩衝材35の材質は特に限定されない。ただし、緩衝材35はハウジング7aの内面と円滑に摺動する必要がある。また、緩衝材35には、繰り返しの衝撃に対する耐久性が求められる。したがって、緩衝材35の好ましい材質は、樹脂、又は樹脂を含有する焼結金属等である。   The material of the buffer material 35 is not particularly limited. However, the cushioning material 35 needs to slide smoothly with the inner surface of the housing 7a. Further, the buffer material 35 is required to have durability against repeated impacts. Therefore, a preferable material of the buffer material 35 is a resin or a sintered metal containing the resin.

また、ピストンロッド21の先端21aと接触するスペーサ32の頂面32a及び段差面32bに、ゴム等の緩衝板(図示省略)が設けられていてもよい。緩衝板によって衝撃を緩和できるからである。   In addition, a buffer plate (not shown) such as rubber may be provided on the top surface 32a and the step surface 32b of the spacer 32 that contacts the tip 21a of the piston rod 21. This is because the shock can be reduced by the buffer plate.

[第3実施形態]
図14は、第3実施形態の減速装置の要部を模式的に示す横断面図である。図15は、その減速装置による非制動時の状態を示す図である。図16は、その減速装置による制動時の一状態であって最大制動トルクを発生する状態を示す図である。図17は、その減速装置による制動時の一状態であって中間の制動トルクが発生する状態を示す図である。図15〜図17のいずれも、制動と非制動とを切り替えるための流体圧シリンダ及びその近傍を示す横断面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the reduction gear device of the third embodiment. FIG. 15 is a diagram illustrating a state during non-braking by the reduction gear. FIG. 16 is a diagram illustrating a state in which the maximum braking torque is generated in one state during braking by the reduction gear. FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which an intermediate braking torque is generated in one state during braking by the reduction gear. 15 to 17 are cross-sectional views showing a fluid pressure cylinder for switching between braking and non-braking and the vicinity thereof.

第3実施形態の減速装置は、前記第1実施形態と比較し、主に、スペーサの形状、及びスペーサを動かすアクチュエータの作動形態が相違する。本実施形態では、スペーサ42は、頂面42a及び1段の段差面42bを有する。このスペーサ42は、サーボモータ43の回転軸であるロッド44に連結される。サーボモータ43のロッド44の軸方向がエアシリンダ20のピストンロッド21の進退方向と平行になるように、サーボモータ43はハウジング7aに取り付けられる。サーボモータ43は、ロッド44の回転量を180°ピッチの2段階に制御できる。このサーボモータ43は、制動と非制動との切替えに用いられるエアシリンダ20よりも能力及びサイズが小さい。ここでのサーボモータ43は、アクチュエータに相当する。   The speed reduction device of the third embodiment is mainly different from the first embodiment in the shape of the spacer and the operation mode of the actuator that moves the spacer. In the present embodiment, the spacer 42 has a top surface 42a and a stepped surface 42b. The spacer 42 is connected to a rod 44 that is a rotating shaft of the servo motor 43. The servo motor 43 is attached to the housing 7a so that the axial direction of the rod 44 of the servo motor 43 is parallel to the forward / backward direction of the piston rod 21 of the air cylinder 20. The servo motor 43 can control the amount of rotation of the rod 44 in two stages of 180 ° pitch. The servo motor 43 is smaller in capacity and size than the air cylinder 20 used for switching between braking and non-braking. The servo motor 43 here corresponds to an actuator.

制御装置からの指令により、サーボモータ43が作動する。サーボモータ43の作動によって、ロッド44が2段階に回転し、スペーサ42がハウジング7a内で2段階に回転する。これにより、減速装置は、スペーサ42の頂面42aがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、スペーサ42の段差面42bがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、を取る。   The servo motor 43 operates in response to a command from the control device. By the operation of the servo motor 43, the rod 44 rotates in two stages, and the spacer 42 rotates in two stages in the housing 7a. Thereby, the speed reducer takes a state where the top surface 42 a of the spacer 42 is disposed on the extension of the piston rod 21 and a state where the step surface 42 b of the spacer 42 is disposed on the extension of the piston rod 21.

スペーサ42の頂面42aがピストンロッド21の延長上に配置された状態で、ピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ42の頂面42aに接触する。スペーサ42の段差面42bがピストンロッド21の延長上に配置された状態で、ピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ42の段差面42bに接触する。このようなスペーサ42とピストンロッド21との接触により、ピストンロッド21の進出が2段階に制限される。   When the piston rod 21 advances in a state where the top surface 42 a of the spacer 42 is disposed on the extension of the piston rod 21, the tip 21 a of the piston rod 21 contacts the top surface 42 a of the spacer 42. When the piston rod 21 advances in a state where the stepped surface 42b of the spacer 42 is disposed on the extension of the piston rod 21, the tip 21a of the piston rod 21 contacts the stepped surface 42b of the spacer 42. Due to the contact between the spacer 42 and the piston rod 21, the advancement of the piston rod 21 is limited to two stages.

制動と非制動との切替えの際、エアシリンダ20の作動により、ピストンロッド21が進退し、磁石保持リング2及び磁石3が一体で回転軸10回りに回転する。また、エアシリンダ20の作動に先立ち、必要に応じてサーボモータ43を作動させることにより、ロッド44が回転し、スペーサ42が回転する。これにより、ポールピース4に対する磁石3の位置は、以下のようになる。   When switching between braking and non-braking, the piston rod 21 is advanced and retracted by the operation of the air cylinder 20, and the magnet holding ring 2 and the magnet 3 rotate integrally around the rotary shaft 10. Prior to the operation of the air cylinder 20, the servo motor 43 is operated as necessary, so that the rod 44 rotates and the spacer 42 rotates. Thereby, the position of the magnet 3 with respect to the pole piece 4 is as follows.

非制動時、図15に示すように、ピストンロッド21が最も後退した状態に置かれる。スペーサ42の頂面42a及び段差面42bの位置は問わない。この場合、第1実施形態と同様に、ポールピース4が隣接する磁石3同士を均等に跨ぐ(図4B参照)。この状態では、制動トルクは発生しない。   At the time of non-braking, as shown in FIG. 15, the piston rod 21 is placed in the most retracted state. The positions of the top surface 42a and the step surface 42b of the spacer 42 are not limited. In this case, similarly to the first embodiment, the pole pieces 4 evenly straddle the adjacent magnets 3 (see FIG. 4B). In this state, no braking torque is generated.

完全制動時は、図16に示すように、サーボモータ43の作動により、スペーサ42の段差面42bがピストンロッド21の延長上の位置に置かれる。この状態でピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ42の段差面42bに接触し、ピストンロッド21の進出が途中で止まる。その際、第1実施形態と同様に、非制動時の状態から磁石保持リング2が磁石3の配置角度の半分ほど回転する。この場合、ポールピース4は磁石3と完全に重なる(図5B参照)。この状態では、最大制動トルクが発生する。   At the time of complete braking, as shown in FIG. 16, the stepped surface 42 b of the spacer 42 is placed at a position on the extension of the piston rod 21 by the operation of the servo motor 43. When the piston rod 21 advances in this state, the tip 21a of the piston rod 21 contacts the stepped surface 42b of the spacer 42, and the advancement of the piston rod 21 stops midway. At that time, similarly to the first embodiment, the magnet holding ring 2 rotates about half the arrangement angle of the magnet 3 from the non-braking state. In this case, the pole piece 4 completely overlaps with the magnet 3 (see FIG. 5B). In this state, the maximum braking torque is generated.

また、抑制制動時は、図17に示すように、サーボモータ43の作動により、スペーサ42の頂面42aがピストンロッド21の延長上の位置に置かれる。この状態でピストンロッド21が進出すると、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ42の頂面42aに接触し、ピストンロッド21の進出が途中で止まる。その際、第1実施形態と同様に、非制動時の状態から磁石保持リング2が磁石3の配置角度の約1/4ほど回転する。この場合、ポールピース4は、隣接する磁石3同士を不均等に跨ぎつつ、一方の磁石3と広範に重なる(図6B参照)。この状態では、最大制動トルクよりも低い中間の制動トルク(最大制動トルクの約半分の制動トルク)が発生する。   Further, at the time of restraint braking, as shown in FIG. 17, the top surface 42 a of the spacer 42 is placed at a position on the extension of the piston rod 21 by the operation of the servo motor 43. When the piston rod 21 advances in this state, the tip 21a of the piston rod 21 comes into contact with the top surface 42a of the spacer 42, and the advancement of the piston rod 21 stops midway. At that time, similarly to the first embodiment, the magnet holding ring 2 rotates about 1/4 of the arrangement angle of the magnet 3 from the non-braking state. In this case, the pole piece 4 overlaps one of the magnets 3 in a non-uniform manner across the adjacent magnets 3 (see FIG. 6B). In this state, an intermediate braking torque lower than the maximum braking torque (about half of the maximum braking torque) is generated.

このように、本実施形態の減速装置は、第1実施形態と同様に2段階の制動トルクを出力できる。また、本実施形態の減速装置の構成は、第1実施形態と同様に簡素である。   As described above, the speed reducer according to the present embodiment can output two levels of braking torque as in the first embodiment. In addition, the configuration of the reduction gear according to the present embodiment is simple as in the first embodiment.

本実施形態の減速装置では、スペーサ42の段差面42bが螺旋階段状に複数あってもよい。この場合、スペーサ42を回転させるサーボモータ43は、ロッド44の回転量を、「360°/(スペーサ42の頂面42a及び段差面42bの数を合計した数)」ピッチの多段階に制御できる。このサーボモータ43の作動によって、ロッド44が多段階に回転し、スペーサ42が多段階に回転する。これにより、減速装置は、スペーサ42の頂面42aがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、スペーサ42の各段差面42bがピストンロッド21の延長上に配置された状態と、を取る。   In the speed reducer of the present embodiment, a plurality of step surfaces 42b of the spacer 42 may be provided in a spiral staircase shape. In this case, the servo motor 43 that rotates the spacer 42 can control the amount of rotation of the rod 44 in multiple stages with a pitch of “360 ° / (total number of top surfaces 42a and step surfaces 42b of the spacer 42)”. . By the operation of the servo motor 43, the rod 44 rotates in multiple stages and the spacer 42 rotates in multiple stages. Thereby, the speed reducer takes a state in which the top surface 42a of the spacer 42 is disposed on the extension of the piston rod 21 and a state in which each stepped surface 42b of the spacer 42 is disposed on the extension of the piston rod 21. .

このような減速装置によれば、ポールピースに対する磁石の位置を、非制動の位置、及び完全制動の位置のみならず、2つ以上の抑制制動の位置に切り替えることができる。したがって、本実施形態の減速装置は、3つ以上の多段階の制動トルクを出力できる。   According to such a reduction gear, the position of the magnet with respect to the pole piece can be switched to not only the non-braking position and the complete braking position but also two or more restraining braking positions. Therefore, the speed reducer of the present embodiment can output three or more multistage braking torques.

図18は、第3実施形態の減速装置の変形例を示す横断面図である。図14、図16及び図17に示す第3実施形態の場合、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ42の頂面42a又は段差面42bに接触したとき、サーボモータ43のみがエアシリンダ20(ピストンロッド21)からの衝撃を受け止める。スペーサ42の背面(頂面42a及び段差面42bとは反対側の面)とハウジング7aの内面との間に隙間が存在するからである。そのため、サーボモータ43が早期に破損するおそれがある。   FIG. 18 is a cross-sectional view showing a modification of the reduction gear device of the third embodiment. In the case of the third embodiment shown in FIGS. 14, 16 and 17, when the tip 21 a of the piston rod 21 contacts the top surface 42 a or the step surface 42 b of the spacer 42, only the servo motor 43 moves to the air cylinder 20 (piston rod 21) Take the shock from. This is because there is a gap between the back surface of the spacer 42 (the surface opposite to the top surface 42a and the step surface 42b) and the inner surface of the housing 7a. For this reason, the servo motor 43 may be damaged early.

そこで、図18に示すように、スペーサ42の背面に緩衝材45が設けられていてもよい。緩衝材45はスペーサ42と一体であり、ハウジング7aの内面と接触している。サーボモータ43の作動によってロッド44が回転する際、緩衝材45はハウジング7aの内面と摺動する。また、ピストンロッド21の先端21aがスペーサ42の頂面42a又は段差面42bに接触したとき、緩衝材45はエアシリンダ20(ピストンロッド21)からの衝撃を受け止める。これにより、サーボモータ43の破損を防止できる。   Therefore, as shown in FIG. 18, a cushioning material 45 may be provided on the back surface of the spacer 42. The cushioning material 45 is integral with the spacer 42 and is in contact with the inner surface of the housing 7a. When the rod 44 is rotated by the operation of the servo motor 43, the cushioning material 45 slides on the inner surface of the housing 7a. Further, when the tip 21a of the piston rod 21 comes into contact with the top surface 42a or the stepped surface 42b of the spacer 42, the cushioning material 45 receives an impact from the air cylinder 20 (piston rod 21). Thereby, damage to the servo motor 43 can be prevented.

緩衝材45の材質は特に限定されない。ただし、緩衝材45はハウジング7aの内面と円滑に摺動する必要がある。また、緩衝材45には、繰り返しの衝撃に対する耐久性が求められる。したがって、緩衝材45の好ましい材質は、樹脂、又は樹脂を含有する焼結金属等である。   The material of the buffer material 45 is not particularly limited. However, the cushioning material 45 needs to slide smoothly with the inner surface of the housing 7a. Further, the buffer material 45 is required to have durability against repeated impacts. Therefore, a preferable material of the buffer material 45 is a resin or a sintered metal containing the resin.

また、ピストンロッド21の先端21aと接触するスペーサ42の頂面42a及び段差面42bに、ゴム等の緩衝板(図示省略)が設けられていてもよい。緩衝板によって衝撃を緩和できるからである。   In addition, a buffer plate (not shown) such as rubber may be provided on the top surface 42a and the step surface 42b of the spacer 42 that contacts the tip 21a of the piston rod 21. This is because the shock can be reduced by the buffer plate.

[第4実施形態]
図19は、第4実施形態の減速装置における磁石の配列を示す斜視図である。図20A及び図20Bは、その減速装置による非制動時の状態を示す図である。図21A及び図21Bは、その減速装置による制動時の一状態であって最大制動トルクを発生する状態を示す図である。これらの図のうち、図20A及び図21Aは、磁気回路の発生状況を示す縦断面図であり、図20B及び図21Bは、磁気回路の発生状況を示す横断面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 19 is a perspective view illustrating an arrangement of magnets in the reduction gear according to the fourth embodiment. FIG. 20A and FIG. 20B are diagrams showing a state during non-braking by the reduction gear. FIG. 21A and FIG. 21B are diagrams illustrating a state in which the braking force is generated by the speed reduction device and the maximum braking torque is generated. Of these figures, FIGS. 20A and 21A are longitudinal sectional views showing the occurrence of a magnetic circuit, and FIGS. 20B and 21B are transverse sectional views showing the occurrence of a magnetic circuit.

第4実施形態の減速装置と前記第1実施形態の減速装置とを比較すると、磁石及び磁石保持リングの構成が若干相違する。本実施形態では、磁石3及び磁石保持リング2は、回転軸10の円周方向に沿って2列に等しく分割されている。つまり、磁石保持リング2が第1列の磁石保持リング2Aと第2列の磁石保持リング2Bに分割され、第1列及び第2列の磁石保持リング2A及び2Bがそれぞれ複数の磁石3A及び3Bを保持する。第1列の磁石3A及び磁石保持リング2Aと、第2列の磁石3B及び磁石保持リング2Bとは、僅かな隙間を空けて互いに独立している。磁石3A及び3Bの磁極の配置は、第1実施形態と同じである。なお、以降の説明では、第1列及び第2列の磁石3A及び3Bを総称するとき、その符号は3とも記す。第1列及び第2列の磁石保持リング2A及び2Bを総称するとき、その符号は2とも記す。   When the reduction gear of the fourth embodiment and the reduction gear of the first embodiment are compared, the configurations of the magnet and the magnet holding ring are slightly different. In the present embodiment, the magnet 3 and the magnet holding ring 2 are equally divided into two rows along the circumferential direction of the rotating shaft 10. That is, the magnet holding ring 2 is divided into a first row of magnet holding rings 2A and a second row of magnet holding rings 2B, and the first row and second row of magnet holding rings 2A and 2B are respectively a plurality of magnets 3A and 3B. Hold. The first row of magnets 3A and the magnet holding ring 2A and the second row of magnets 3B and the magnet holding ring 2B are independent of each other with a slight gap. The arrangement of the magnetic poles of the magnets 3A and 3B is the same as in the first embodiment. In the following description, when the magnets 3A and 3B in the first row and the second row are collectively referred to, the reference numeral is also denoted as 3. When the first row and the second row of magnet holding rings 2A and 2B are collectively referred to, the reference numeral is also denoted by 2.

ロータ1の内周面1bと磁石3A及び3Bとの隙間には、第1実施形態と同様に、複数のポールピース4が配置される。ポールピース4は、磁石3A及び3Bと磁石保持リング2A及び2Bとは異なり、分割されていない。   A plurality of pole pieces 4 are arranged in the gap between the inner peripheral surface 1b of the rotor 1 and the magnets 3A and 3B, as in the first embodiment. Unlike the magnets 3A and 3B and the magnet holding rings 2A and 2B, the pole piece 4 is not divided.

第1列の磁石保持リング2Aは、第1実施形態と同様に、ステータ7によって回転軸10回りに回転可能に支持される。この第1列の磁石保持リング2Aに、流体圧シリンダであるエアシリンダ20のピストンロッド21が接続される。一方、第2列の磁石保持リング2Bの磁石3Bとポールピース4が完全に重なった状態で、第2列の磁石保持リング2Bはステータ7に保持される。ポールピース4の回転軸10回りの配置角度は、磁石3A及び3Bの回転軸10回りの配置角度と一致する。   Similarly to the first embodiment, the first row of magnet holding rings 2A is supported by the stator 7 so as to be rotatable about the rotation shaft 10. A piston rod 21 of an air cylinder 20 that is a fluid pressure cylinder is connected to the magnet holding ring 2A in the first row. On the other hand, the magnet holding ring 2B in the second row is held by the stator 7 in a state where the magnet 3B of the magnet holding ring 2B in the second row and the pole piece 4 are completely overlapped. The arrangement angle of the pole piece 4 around the rotation axis 10 coincides with the arrangement angle of the magnets 3A and 3B around the rotation axis 10.

第1実施形態と同様に、制動と非制動との切替えの際、エアシリンダ20の作動により、ピストンロッド21が進退し、第1列の磁石保持リング2A及び磁石3Aが一体で回転軸10回りに回転する。また、エアシリンダ20の作動に先立ち、必要に応じて補助エアシリンダ23を作動させることにより、ロッド24が進退し、スペーサ22が進退する。これにより、第2列の磁石3B及びポールピース4に対し、第1列の磁石3Aの位置は、以下のようになる。   As in the first embodiment, when switching between braking and non-braking, the piston rod 21 is advanced and retracted by the operation of the air cylinder 20, and the magnet holding ring 2A and the magnet 3A in the first row are integrated around the rotary shaft 10. Rotate to. Prior to the operation of the air cylinder 20, the auxiliary air cylinder 23 is operated as necessary, so that the rod 24 moves forward and backward, and the spacer 22 moves forward and backward. Thereby, the position of the magnet 3A of the first row with respect to the magnet 3B and the pole piece 4 of the second row is as follows.

非制動時、図20Aに示すように、第1列の磁石3Aと第2列の磁石3Bが、回転軸10に沿った軸方向で完全に重なり、更に軸方向に隣接する第1列及び第2列の磁石3A及び3B同士の磁極の配置は交互に異なる。この場合、磁石3からの磁束は、次のような状況になる。図20Aに示すように、互いに軸方向に隣接する第1列及び第2列の磁石3のうちの一方の磁石3のN極から出た磁束は、ポールピース4を通じた後、他方の磁石3のS極に達する。他方の磁石3のN極から出た磁束は、磁石保持リング2を通じて一方の磁石3のS極に達する。つまり、第1実施形態と同様に、磁石3とロータ1との間に磁気回路は発生しない。したがって、回転軸10と一体で回転するロータ1に制動トルクは発生しない。   At the time of non-braking, as shown in FIG. 20A, the first row of magnets 3A and the second row of magnets 3B are completely overlapped in the axial direction along the rotation axis 10, and further, the first row and the first row adjacent to each other in the axial direction. The arrangement of the magnetic poles of the two rows of magnets 3A and 3B is alternately different. In this case, the magnetic flux from the magnet 3 is as follows. As shown in FIG. 20A, the magnetic flux emitted from the N pole of one of the magnets 3 in the first and second rows adjacent to each other in the axial direction passes through the pole piece 4 and then the other magnet 3. Reaches the S pole. The magnetic flux emitted from the N pole of the other magnet 3 reaches the S pole of one magnet 3 through the magnet holding ring 2. That is, as in the first embodiment, no magnetic circuit is generated between the magnet 3 and the rotor 1. Therefore, no braking torque is generated in the rotor 1 that rotates integrally with the rotary shaft 10.

完全制動時は、図21Aに示すように、第1列の磁石3Aと第2列の磁石3Bが、回転軸10に沿った軸方向で完全に重なり、更に軸方向に隣接する第1列及び第2列の磁石3A及び3B同士の磁極の配置は完全に一致する。この場合、磁石3からの磁束は、次のような状況になる。図21A及び図21Bに示すように、互いに円周方向に隣接する磁石3のうちの一方の磁石3のN極から出た磁束は、ポールピース4を貫き、ロータ1に達する。ロータ1に達した磁束は、他方の磁石3のS極にポールピース4を通じて達する。他方の磁石3のN極から出た磁束は、磁石保持リング2を通じて一方の磁石3のS極に達する。つまり、第1実施形態と同様の磁気回路が形成される。したがって、最大制動トルクが発生する。   At the time of complete braking, as shown in FIG. 21A, the first row of magnets 3A and the second row of magnets 3B are completely overlapped in the axial direction along the rotation axis 10, and further, The arrangement of the magnetic poles of the magnets 3A and 3B in the second row is completely coincident. In this case, the magnetic flux from the magnet 3 is as follows. As shown in FIG. 21A and FIG. 21B, the magnetic flux emitted from the N pole of one of the magnets 3 adjacent in the circumferential direction passes through the pole piece 4 and reaches the rotor 1. The magnetic flux that has reached the rotor 1 reaches the S pole of the other magnet 3 through the pole piece 4. The magnetic flux emitted from the N pole of the other magnet 3 reaches the S pole of one magnet 3 through the magnet holding ring 2. That is, a magnetic circuit similar to that of the first embodiment is formed. Therefore, the maximum braking torque is generated.

また、抑制制動時は、図20A及び図20Bに示す非制動時の状態と、図21A及び図21Bに示す完全制動時の状態と、の中間の状態になる。つまり、第1列の磁石3Aと第2列の磁石3Bが、回転軸10に沿った軸方向で部分的に重なる。この場合、図21A及び図21Bに示すように磁石3からロータ1に達する磁束も存在するが、図20A及び図20Bに示すように磁石3からロータ1に達しない磁束も存在する。そのため、磁石3からロータ1に達する磁束は、完全制動時のものよりも少なくなる。したがって、抑制制動時に発生する制動トルクは、完全制動時に発生する最大制動トルクよりも低くなる。   Further, at the time of restraint braking, the state is an intermediate state between the non-braking state shown in FIGS. 20A and 20B and the complete braking state shown in FIGS. 21A and 21B. That is, the first row of magnets 3 </ b> A and the second row of magnets 3 </ b> B partially overlap in the axial direction along the rotation axis 10. In this case, as shown in FIGS. 21A and 21B, there is a magnetic flux reaching the rotor 1 from the magnet 3, but there is also a magnetic flux not reaching the rotor 1 from the magnet 3 as shown in FIGS. 20A and 20B. Therefore, the magnetic flux reaching the rotor 1 from the magnet 3 is less than that during complete braking. Therefore, the braking torque generated during restraint braking is lower than the maximum braking torque generated during complete braking.

第4実施形態の減速装置の構成は前記第2及び第3実施形態の減速装置に適用してもよい。   The configuration of the reduction gear according to the fourth embodiment may be applied to the reduction gears according to the second and third embodiments.

その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。   In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、永久磁石を用いた渦電流式減速装置に有用である。   The present invention is useful for an eddy current type speed reducer using a permanent magnet.

1 ロータ
2、2A、2B 磁石保持リング
2a レバー
3、3A、3B 永久磁石
4 ポールピース
7 ステータ
7a ハウジング
10 回転軸
11 非回転部
20 エアシリンダ(流体圧シリンダ)
21 ピストンロッド
21a 先端
22 スペーサ
22a 頂面
23 エアシリンダ(アクチュエータ)
24 ロッド
32 スペーサ
32a 頂面
32b 段差面
33 ソレノイド(アクチュエータ)
34 ロッド
42 スペーサ
42a 頂面
42b 段差面
43 サーボモータ(アクチュエータ)
44 ロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 2, 2A, 2B Magnet holding ring 2a Lever 3, 3A, 3B Permanent magnet 4 Pole piece 7 Stator 7a Housing 10 Rotating shaft 11 Non-rotating part 20 Air cylinder (fluid pressure cylinder)
21 Piston rod 21a Tip 22 Spacer 22a Top 23 Air cylinder (actuator)
24 Rod 32 Spacer 32a Top surface 32b Stepped surface 33 Solenoid (actuator)
34 Rod 42 Spacer 42a Top surface 42b Stepped surface 43 Servo motor (actuator)
44 Rod

Claims (6)

回転軸に固定される円筒状のロータと、
前記ロータと隙間を空けて対向し、前記回転軸回りに配列された複数の永久磁石と、
前記ロータと前記永久磁石との前記隙間に設けられ、前記回転軸回りに配列された複数のポールピースと、
前記永久磁石を保持する磁石保持リングと、
前記磁石保持リングを前記回転軸回りに回転可能に支持するとともに、前記ポールピースを保持するステータと、
ピストンロッドを有し前記ステータに取り付けられた流体圧シリンダであって、前記ピストンロッドの進退に応じて前記磁石保持リングを回転させ、前記ポールピースに対する前記永久磁石の位置を切り替える流体圧シリンダと、
ロッドを有し前記ステータに取り付けられたアクチュエータと、
前記アクチュエータの前記ロッドに連結されたスペーサであって、進出する前記ピストンロッドの先端に接触することによって前記ピストンロッドの進出を制限するスペーサと、を備えた、渦電流式減速装置。
A cylindrical rotor fixed to the rotating shaft;
A plurality of permanent magnets facing the rotor with a gap and arranged around the rotation axis,
A plurality of pole pieces provided in the gap between the rotor and the permanent magnet and arranged around the rotation axis;
A magnet holding ring for holding the permanent magnet;
A stator that rotatably supports the magnet holding ring around the rotation axis, and holds the pole piece;
A fluid pressure cylinder having a piston rod attached to the stator, the fluid pressure cylinder rotating the magnet holding ring in accordance with the advancement and retreat of the piston rod, and switching the position of the permanent magnet with respect to the pole piece;
An actuator having a rod and attached to the stator;
An eddy current reduction device comprising: a spacer connected to the rod of the actuator, wherein the spacer restricts advancement of the piston rod by contacting a tip of the piston rod that advances.
請求項1に記載の渦電流式減速装置であって、
前記減速装置は、前記アクチュエータの作動に伴う前記ロッドの進退によって、前記スペーサが前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、前記スペーサが前記ピストンロッドの延長上から外れた状態と、を取る、渦電流式減速装置。
The eddy current type speed reducer according to claim 1,
The speed reducer takes a state in which the spacer is disposed on an extension of the piston rod and a state in which the spacer is disengaged from the extension of the piston rod by the advance and retreat of the rod accompanying the operation of the actuator. , Eddy current type speed reducer.
請求項1又は2に記載の渦電流式減速装置であって、
前記スペーサは、頂面及び1段の段差面を有し、
前記減速装置は、前記アクチュエータの作動に伴う前記ロッドの進退によって、前記頂面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、前記段差面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る、渦電流式減速装置。
The eddy current type speed reducer according to claim 1 or 2,
The spacer has a top surface and a step surface of one step,
The speed reducer includes a state in which the top surface is disposed on an extension of the piston rod and a state in which the step surface is disposed on an extension of the piston rod by the advancement and retreat of the rod accompanying the operation of the actuator. Take, eddy current type speed reducer.
請求項1又は2に記載の渦電流式減速装置であって、
前記スペーサは、頂面及び直線階段状の複数段の段差面を有し、
前記減速装置は、前記アクチュエータの作動に伴う前記ロッドの進退によって、前記頂面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、前記各段差面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る、渦電流式減速装置。
The eddy current type speed reducer according to claim 1 or 2,
The spacer has a top surface and a plurality of step surfaces having a linear staircase shape,
The speed reducer includes a state in which the top surface is disposed on the extension of the piston rod and a state in which each step surface is disposed on the extension of the piston rod by the advance and retreat of the rod accompanying the operation of the actuator. And take, eddy current type speed reducer.
請求項1に記載の渦電流式減速装置であって、
前記スペーサは、頂面及び1段の段差面を有し、
前記減速装置は、前記アクチュエータの作動に伴う前記ロッドの回転によって、前記頂面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、前記段差面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る、渦電流式減速装置。
The eddy current type speed reducer according to claim 1,
The spacer has a top surface and a step surface of one step,
The speed reducer includes a state in which the top surface is disposed on an extension of the piston rod and a state in which the step surface is disposed on an extension of the piston rod by rotation of the rod accompanying the operation of the actuator. Take, eddy current type speed reducer.
請求項1に記載の渦電流式減速装置であって、
前記スペーサは、頂面及び螺旋階段状の複数段の段差面を有し、
前記減速装置は、前記アクチュエータの作動に伴う前記ロッドの回転によって、前記頂面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、前記各段差面が前記ピストンロッドの延長上に配置された状態と、を取る、渦電流式減速装置。
The eddy current type speed reducer according to claim 1,
The spacer has a top surface and a plurality of step surfaces having a spiral staircase shape,
The speed reducer includes a state in which the top surface is disposed on an extension of the piston rod and a state in which each step surface is disposed on an extension of the piston rod by the rotation of the rod accompanying the operation of the actuator. And take, eddy current type speed reducer.
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