JP2519175B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種機器類の駆動側と
従動側との間に設けられて動力を伝達し、従動側に過負
荷が発生したときには、滑って駆動側への過負荷の伝達
を防止するトルクリミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のトルクリミッタとしては、例え
ば本出願人が開発して実開昭６１−１２９９２６号公報
に開示されているものが知られている。これを簡単に説
明すると、このトルクリミッタは、駆動側または従動側
となる回転軸上の支持部材としてのハブに、軸線方向へ
の移動を規制された状態で回動自在に支持されている第
１の回転体と、この第１の回転体と側面同士を対向させ
て前記ハブ上に、スプライン嵌合等により回転軸との回
動が規制された状態で軸線方向に摺動自在に支持されて
いる第２の回転体とを備えており、これら両回転体のい
ずれか一方には、軸線方向に着磁された永久磁石が装着
されている。また、両回転体の間には、第２の回転体の
摺動によって係合，非係合となるボールと凹孔、または
歯等の係合手段が設けられている。

【０００３】このように構成されたトルクリミッタは、
係合手段が係合されると永久磁石の磁気吸引力によって
第２の回転体の側面が第１の回転体の側面に磁気吸着さ
れるので、両回転体間で動力が伝達される。そして従動
側に過負荷が生じると、上記係合手段の係合が外れて一
方の回転体が他方の回転体に対して円周方向に滑るの
で、従動側の過負荷が駆動側に及ぶことがない。

【０００４】また、本出願人が開発したトルクリミッタ
としては、実開昭６１−１３７１３１号公報に開示され
たものも知られている。このトルクリミッタは、先に説
明したトルクリミッタと同様な構造からなり、永久磁石
が内設されていない第２の回転体の第１の回転体とは反
対側に、この第２の回転体を第１の回転体に押圧する皿
ばねを介装して、電磁コイルが内設されたフィールドコ
アからなる励磁装置が配設されている点で相違してい
る。なお、このように構成されているトルクリミッタに
おいても、先に説明したトルクリミッタと同様に動作す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】このように動作する
例示のトルクリミッタは、係合手段の係合が外れること
で永久磁石の磁気回路中にエアギャップが形成されるの
で、永久磁石の磁気吸引力が急激に下がり、設定トルク
からの迅速な動力遮断が可能になるという優れた特長を
有している。しかしながら、実開昭６１−１２９９２６
号公報に開示されたトルクリミッタでは、係合手段の係
合が外されると同時に駆動側の動力をＯＦＦにしても、
この動力が完全に消滅するまでに係合手段が再度係合し
て従動側を回動させてしまうことがあり、必ずしも満足
した過負荷安全装置としての機能が期待できないという
問題があった。

【０００６】また、実開昭６１−１３７１３１号公報に
開示されたトルクリミッタでは、励磁装置を配設すると
ともに、係合手段が外れたことを検知する手段と、電磁
コイルへの通電をＯＮ・ＯＦＦする手段とからなる制御
回路が必要となり、コスト高を避けられないという不具
合があった。本発明は、このような問題点を解決するこ
とを目的とする。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】このような問題点を解
決するために本発明に係るトルクリミッタは、回転軸
と、この回転軸に一体に、または回転自在に軸支され軸
線方向への移動が規制されている支持部材と、前記回転
軸に回転自在に、または一体に軸支され軸線方向への移
動が規制されている第１の回転体と、この第１の回転体
の一側面に対向してこの第１の回転体と同軸上に配置さ
れるとともに、前記支持部材に基端部が固定された板ば
ねの自由端部が固定され前記支持部材に片持ち支持の状
態で軸線方向に移動自在に弾性支持された第２の回転体
と、前記第１の回転体に内設されて前記両回転体に磁気
回路を形成するとともに前記板ばねの自己復帰力に抗し
て前記第２の回転体を前記第１の回転体に磁気吸着する
第１の永久磁石と、この第１の永久磁石で磁気吸着され
る前記両回転体の間に介装され前記第１の回転体と前記
第２の回転体を回転方向において連結する係合手段と、
前記第２の回転体の軸線方向における側面のうち前記第
１の回転体の一側面と非対向となる側面に所定の空隙を
形成して対向する前記支持部材に設けられた保持部と、
この保持部に配置され前記第２の回転体と前記保持部と
の間に磁気回路を形成する第２の永久磁石とを備えてな
り、前記板ばねを前記支持部材と前記第１の回転体の間
の動力伝達 経路に構成するとともに、前記第１の永久磁
石の磁気吸引力に抗して前記係合手段が外れることによ
り、前記第２の回転体は、前記支持部材に前記板ばねで
支持された状態で前記第１の回転体から後退して、前記
第２の永久磁石で前記支持部材の保持部に磁気吸着され
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、第１の永久磁石の磁気吸引力
で第１の回転体に第２の回転体が磁気吸引されながら係
合手段が係合され両回転体が磁気吸着されるので、両回
転体での動力伝達が行なわれる。また、従動側に過負荷
が生じると、係合手段が外れて第２の回転体は第１の回
転体から後退するとともに、第１の永久磁石の磁気回路
中にエアギャップが形成されるため、第２の回転体に作
用する第１の永久磁石の磁気吸引力が急激に下がり、動
力が遮断されて従動側が停止する。さらに、係合手段が
外れると同時に、駆動側の動力もＯＦＦとされるが、こ
のとき第２の永久磁石の磁気吸引力と板ばねの自己復帰
力により、第１の回転体から後退した第２の回転体は支
持部材の保持部に磁気吸着されるので、係合手段が再度
係合することはない。

【０００９】

【実施例】図１ないし図３は本発明に係るトルクリミッ
タの実施例を示し、図１はその縦断面図、図２は同じく
正面図、図３は図１のＡＡ断面図である。本実施例は、
本発明をＮＣ旋盤の駆動側と従動側との間に装着した例
を示している。トルクリミッタ１は、駆動側である回転
軸２にキー固定されてスナップリング３で抜止めされた
支持部材としての円筒状のハブ４を備えており、このハ
ブ４は、ボス４ａとフランジ４ｂが一体に形成されてい
る。５はハブ４のボス４ａに嵌合されスナップリング６
で抜止めされて固定された複数個の軸受であって、その
外輪には、第１の回転体としてのフィールドコア７が、
スナップリング８で軸線方向への移動を規制されて嵌合
固定されており、フィールドコア７は回転軸２に対して
軸受５により回転自在に軸支されている。そしてフィー
ルドコア７は、その段部に嵌合され固定されたギア９を
図示せぬ従動側のギアと噛み合わせることにより従動側
と駆動連結される。１０は、ギア９を固定するための図
示せぬねじが螺入されるねじ孔である。

【００１０】一方、ハブ４のフランジ４ｂ端面には、環
状の板ばね１１の基端部が複数個の止めねじ１２で固定
されており、その外周の自由端部には、環状に形成され
てフィールドコア７と側面同士を互いに対向させた第２
の回転体としてのアーマチュア１３が、複数個の止めね
じ１４で固定されており、この結果、ハブ４に片持ち支
持の状態で弾性支持されたアーマチュア１３は、回転軸
２に対して回転を規制されて軸線方向へ移動自在に軸支
されている。なお、板ばね１１には、たわみ量を増すた
めの複数個のスリット１１ａ，１１ｂが円弧状に形成さ
れて設けられている。

【００１１】フィールドコア７のアーマチュア１３側の
側面には、複数個の凹陥部７ａが、外周部を円周方向に
複数等分する箇所に設けられており、各凹陥部７ａ内に
は、軸線方向の着磁方向を円周方向の配列に従って交互
に変えた複数個の第１の永久磁石１５が個々に嵌着され
ている。さらにフィールドコア７のアーマチュア１３側
の側面には、複数個、本実施例では３個の凹陥部７ｂが
凹陥部７ａとほぼ同一円周上の等配位置である隣接した
凹陥部７ａ間に位置して配設されており、アーマチュア
１３のフィールドコア７と対向する側面には、係合手段
となる複数個の座ぐり部１３ａが各凹陥部７ｂにそれぞ
れ対応して設けられている。

【００１２】１６は対応する各凹陥部７ｂと座ぐり部１
３ａとで形成された空間部内に配置された係合手段とな
るボールであって、このボール１６にはフィールドコア
７のねじ孔に螺入された調整ねじ１７の先端が当接して
おり、この調整ねじ１７を回動進退させることによりボ
ール１６が位置調整されるように構成されている。１８
は調整ねじ１７を回動調整後に固定するナットである。
なお、凹陥部７ｂには、ボール１６が脱落しないように
開口部がかしめられて内突起が形成される。

【００１３】さらにハブ４のフランジ４ｂ端面には、図
２に示すように、環状の取付部１９ａとその外周を円周
方向へ３等分する箇所から突出する外フランジ部１９ｂ
とで一体に形成され、支持部材の保持部として構成され
たストッパプレート１９が、その取付部１９ａを、前記
板ばね１１とともに止めねじ１２でハブ４のフランジ４
ｂの端面に固定されており、各外フランジ部１９ｂに形
成された凹陥部１９ｃには、第２の永久磁石２０が個々
に嵌着されている。したがって、従動側の過負荷により
係合手段が外れてアーマチュア１３がフィールドコア７
から後退すると、アーマチュア１３は、第２の永久磁石
２０によりストッパプレート１９に磁気吸着されるの
で、フィールドコア７側への前進は規制される。

【００１４】次に、以上のように構成されたトルクリミ
ッタ１の動作を説明する。第１の永久磁石１５の磁気回
路が、隣接する第１の永久磁石１５とフィールドコア
７，アーマチュア１３とに形成されてアーマチュア１３
が板ばね１１の自己復帰力に抗してフィールドコア７に
磁気吸引され、座ぐり部１３ａとボール１６が係合され
た後、フィールドコア７とアーマチュア１３は磁気吸着
され回転方向で連結されるので、図示せぬモータがＯＮ
となって回転軸２が回転すると、回転軸２の動力が、ハ
ブ４と板ばね１１，アーマチュア１３とフィールドコア
７からなる動力伝達経路を介してギア９から図示せぬ従
動側に伝達される。

【００１５】そして、従動側、例えば旋盤のバイトに過
負荷が発生すると、フィールドコア７側に制動が掛かる
ような状態になり、第１の永久磁石１５の磁気吸引力に
抗してアーマチュア１３の座ぐり部１３ａがボール１６
を乗り越えてフィールドコア７に対して円周方向へ位相
がずれ、アーマチュア１３がフィールドコア７から後退
して、第１の永久磁石１５の磁気回路中に、ボール１６
の突出量に相当する隙間であるところのエアギャップが
形成される。この結果、第１の永久磁石１５の磁気回路
中の磁気抵抗が急激に増大するので、後退したアーマチ
ュア１３には、板ばね１１の自己復帰力とストッパプレ
ート１９に設けた第２の永久磁石２０の磁気吸引力が作
用し、これが第１の永久磁石１５の磁気吸引力に打ち勝
ち、アーマチュア１３はストッパプレート１９に磁気吸
着される。これで駆動側と従動側との動力伝達が遮断さ
れるので、直ちに駆動源をＯＦＦにするが、アーマチュ
ア１３がストッパプレート１９に磁気吸着されてフィー
ルドコア７側への前進が規制されていることにより、駆
動側の動力が消滅するまでにアーマチュア１３が前進し
て座ぐり部１３ａとボール１６からなる係合手段が再度
係合するというようなことがない。

【００１６】なお、第１の永久磁石１５の磁気吸引力
は、板ばね１１の自己復帰力と第２の永久磁石２０の磁
気吸引力の合力との力関係を考慮して設計されるが、座
ぐり部１３ａとボール１６の係合が外れることによるア
ーマチュア１３の後退量が大きいから、換言すれば、ア
ーマチュア１３とフィールドコア７の上記エアギャップ
が大きいから、係合手段が外れたときの第１の永久磁石
１５の磁気吸引力は弱いので、板ばね１１の自己復帰力
や第２の永久磁石２０の磁気吸引力は小さくすることが
でき、これら板ばね１１の自己復帰力や第２の永久磁石
２０の磁気吸引力により、係合手段が係合されていると
きの第１の永久磁石１５の磁気吸引力によるフィールド
コア７とアーマチュア１３との伝達トルクを低減させる
ような不具合がない。

【００１７】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
４は支持部材の保持部となるストッパプレートの正面図
であり、図５は図４のＢＢ断面図であって、このストッ
パプレート２２は、図１，図２に示すものと正面形状は
同じであるが、熱間あるいは冷間の圧延鋼板をプレス打
ち抜きすることにより薄板状に形成されており、取付部
２２ａから突出する外フランジ部２２ｂには、プレス加
工された凹陥部２２ｃが形成され第２の永久磁石２１が
個々に嵌着されている。なお、このストッパプレート２
２を非磁性材、例えばプラスチックで形成するときに
は、凹陥部２２ｃまたは同位置に穿設した貫通孔内に、
前面部を除いて磁性材で被覆した第２の永久磁石２１を
嵌着すればよい。第２の永久磁石２１の作用は前記実施
例と同じである。

【００１８】さらに、本発明の他の実施例を説明する。
図６は支持部材の保持部となる非可撓部が形成された板
ばねの正面図であり、図７は図６のＣＣ断面図であっ
て、こ れら図面に示された板ばね２３は、スリット２３
ａが形成された環状ばね鋼板からなる可撓部２３ｂと、
バーリング孔２３ｃが穿設された非可撓部２３ｄとで形
成されており、非可撓部２３ｄには、第２の永久磁石２
１が内設された円柱状の磁石体２４が固着されている。
この場合、非可撓部２３ｄは、ハブ４のフランジ４ｂ周
面からの突出量が小さいので撓むことがない。第２の永
久磁石２１の作用は、前記各実施例と同じである。な
お、２３ｅは図１の止めねじ１４を挿通する孔であり、
可撓部２３ｂにはアーマチュア１３が固定される。

【００１９】次に、本発明のさらに他の実施例を説明す
る。図８はトルクリミッタの縦断面図であって、このト
ルクリミッタ３０においては、フィールドコア７が回転
軸２にキー３１で一体に固定されており、また図１に示
した従動側のギア９に相当しかつ支持部材として構成さ
れたギア９Ａは、軸受３２により回転軸２に回転自在に
嵌合されて軸支されている。さらにアーマチュア１３に
は、リベット３３で基端部がギア９Ａに固定された板ば
ね１１の外周の自由端部がリベット３４で固定され、そ
の結果、アーマチュア１３はギア９Ａに片持ち支持の状
態で弾性支持されている。また、アーマチュア１３側の
ギア９Ａの一側面には凹陥部３５が形成され、この凹陥
部３５には第２の永久磁石３６が内設されている。そし
て、ギア９Ａの一側面を、支持部材の保持部として構成
している。３７はリベット３４の頭部を係入させる凹孔
である。したがって、座ぐり部１３ａとボール１６の係
合によりフィールドコア７とアーマチュア１３は完全に
磁気吸着され、回転軸２とギア９Ａが一体的に回転して
動力が伝達される。そして、過負荷時には、座ぐり部１
３ａとボール１６の係合が外れてアーマチュア１３がフ
ィールドコア７から後退して、動力の伝達が遮断される
が、アーマチュア１３は板ばね１１の自己復帰力と第２
の永久磁石３６の磁気吸引力で後退してギア９Ａに磁気
吸着されるので移動せず、座ぐり部１３ａとボール１６
が再び係合することがない。

【００２０】なお、前記各実施例では板ばね１１を円形
に形成した例を示したが、例えば矩形状にしてその長手
方向中央部から折り曲げることによりたわみ量を大きく
した形状のものでもよく、いずれにしてもこの板ばね１
１は電磁クラッチ・ブレーキの板ばねよりもたわみ量を
大きくし、伝達トルクに耐える機械的強度、並びに撓み
量を大きくできる形状であることが必要である。

【００２１】また、前記各実施例においては永久磁石の
着磁方向を円周方向の配列にしたがって交互に変えた例
を示したが、着磁方向において同方向のものを円周方向
に配列してもよいし、また環状の永久磁石でもよい。さ
らに、例えば図３に示す第１の永久磁石１５とボール１
６とを全く同一円周上に配置してもよい。また前記各実
施例は回転軸２側を駆動側とした例を示したが、ギア９
側が駆動側であってもよいし、さらにフィールドコア７
をハブ４のボス４ａではなくて回転軸２に支持させるな
ど、細部構成の設計変更は自由である。また、前記各実
施例ではフィールドコア７とアーマチュア１３との係合
手段としてボール１６と座ぐり部１３ａとを例示した
が、例えば歯と歯の噛み合いなどでもよい。

【００２２】さらに、上述した実施例では、支持部材の
保持部としてハブ４に固定されたストッパプレート１
９，２２や板ばね２３、あるいはギア９Ａの一側面を構
成した場合を例示したが、支持部材の保持部は、第２の
回転体（アーマチュア１３）を軸線方向へ移動可能に板
ばねで支持する部材に設けられればよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るトルク
リミッタによれば、過負荷発生時に第１の永久磁石の磁
気回路内にエアギャップが形成されることにより、動力
伝達が迅速に遮断されるとともに、この動力遮断時に
は、第２の回転体は第２の永久磁石の磁気吸引力と板ば
ねの自己復帰力により後退して支持部材の保持部に磁気
吸着され、駆動源の切断途中で係合手段が係合されるこ
とがないので、動力の遮断を確実に行なうとともに安全
性が向上され、機器の損傷を防止できる。また、過負荷
発生時に第１の回転体から後退した第２の回転体を、支
持部材の保持部に吸着保持する手段として、第２の永久
磁石を用いているので、例えば電磁コイルによる励磁手
段を用いた場合に必要となる特別な制御回路は不要で、
全体が小型でしかも安価なトルクリミッタを得ることが
可能となる。

【００２４】特に、本発明によれば、第２の回転体を支
持部材に板ばねにより支持する構造としたので、第１の
永久磁石や第２の永久磁石の漏洩磁気回路に磁気抵抗部
となる隙間（例えば図１において、ハブ４のフランジ４
ｂの外周面とアーマチュア１３の内周面との半径方向の
隙間）が形成され、各永久磁石の磁束を有効に活用でき
る。また、第２の回転体を板ばねで支持部材に支持した
ので、従来のトルクリミッタのような、第２の回転体と
支持部材をスプライン嵌合とした構造と相違して、ＮＣ
旋盤などの工作機械の油や周辺のほこりなどによるスプ
ライン嵌合部の摺動不良がなく、信頼性の高い過負荷安
全装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルクリミッタの実施例の縦断面
図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１のＡＡ断面図である。

【図４】本発明の他の実施例としてのストッパプレート
の正面図である。

【図５】図４のＢＢ断面図である。

【図６】本発明の他の実施例としての板ばねの正面図で
ある。

【図７】図６のＣＣ断面図である。

【図８】本発明の他の実施例を示すトルクリミッタの縦
断面図である。

【符号の説明】

２ 回転軸 ４ ハブ（支持部材） ７ フィールドコア（第１の回転体） ９Ａ ギア（支持部材） １１ 板ばね １３ アーマチュア（第２の回転体） １３ａ 座ぐり部 １５ 第１の永久磁石 １６ ボール １９ ストッパプレート（支持部材の保持部） ２０ 第２の永久磁石 ２１ 第２の永久磁石 ２２ ストッパプレート（支持部材の保持部） ２３ 板ばね ２３ｄ 非可撓部（支持部材の保持部） ３６ 第２の永久磁石

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と、この回転軸に一体に、または回
   転自在に軸支され軸線方向への移動が規制されている支
   持部材と、前記回転軸に回転自在に、または一体に軸支
   され軸線方向への移動が規制されている第１の回転体
   と、この第１の回転体の一側面に対向してこの第１の回
   転体と同軸上に配置されるとともに、前記支持部材に基
   端部が固定された板ばねの自由端部が固定され前記支持
   部材に片持ち支持の状態で軸線方向に移動自在に弾性支
   持された第２の回転体と、前記第１の回転体に内設され
   て前記両回転体に磁気回路を形成するとともに前記板ば
   ねの自己復帰力に抗して前記第２の回転体を前記第１の
   回転体に磁気吸着する第１の永久磁石と、この第１の永
   久磁石で磁気吸着される前記両回転体の間に介装され前
   記第１の回転体と前記第２の回転体を回転方向において
   連結する係合手段と、前記第２の回転体の軸線方向にお
   ける側面のうち前記第１の回転体の一側面と非対向とな
   る側面に所定の空隙を形成して対向する前記支持部材に
   設けられた保持部と、この保持部に配置され前記第２の
   回転体と前記保持部との間に磁気回路を形成する第２の
   永久磁石とを備えてなり、前記板ばねを前記支持部材と
   前記第１の回転体の間の動力伝達経路に構成するととも
   に、前記第１の永久磁石の磁気吸引力に抗して前記係合
   手段が外れることにより、前記第２の回転体は、前記支
   持部材に前記板ばねで支持された状態で前記第１の回転
   体から後退して、前記第２の永久磁石で前記支持部材の
   保持部に磁気吸着されることを特徴とするトルクリミッ
   タ。