JP2547702Y2 - 回転制動機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は無接触で回転体に制動力を与える回転制動機
に関する。

〔従来の技術〕

円周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されたフェライト
系又は希土類系円環状磁石に対して、鉄，クローム，コ
バルト合金よりなる特殊磁性円環板を対向させ、両者の
相対的回転運動により発生する特殊磁性円環板内のヒス
テリシス損を利用した制動機構としては、本出願人が実
開平４−173号公報で提案した回転制動機が知られてい
る。第４図に同回転制動機の側断面図を示す。

同図は特殊磁性円環板51を固着して回転する非磁性材
よりなる主回転軸52と、底部円板中心部に主回転軸52の
軸受を収納し、かつ内周に雌ねじを設けた非磁性材より
なる円筒d53と、内周に円環状磁石54を収納固着し、外
周に雄ねじを設けた非磁性材よりなる円筒e55を備え、
この円筒e55は円筒d53内にねじ込むことにより、円環状
磁石54の磁極面と特殊磁性円環板51を略々平行な磁気空
隙56を介して対向させる。また、底部円板に固着したノ
ックピン57を、円筒e55の複数個の丸穴58の２箇所に滑
動し得るように挿入し、かつ中心部に主回転軸52の軸受
を収納するとともに、内周が円筒d53の外周に対して回
転し得るように滑らかに嵌合させた非磁性材よりなる円
筒f59を備え、２種のセットスクリュー60,61により、円
筒d53とe55及び円筒d53とf59を固着して一体の回転制動
機50を構成する。また、62は非磁性材よりなる副回転軸
であり、その鍔63を、皿小ねじにより回転制動機50の円
筒d53に固着することにより、トルクリミッターとして
使用する。

一方、負荷回転体がトルクオーバーとなり停止したと
き、これを検出する検出器としては、実開平４−3130号
公報で提案したトルクオーバー検出器が知られている。

この構成は、第４図に示す側断面図及び第５図に示す
第４図中Ｂ−Ｂ断面矢視図のように、円環状磁石54の半
径方向Ｏ−Ｘを周回するように捲かれたサーチコイル64
を、第４図及び第５図に示す関係位置に、図示していな
い支持具で設置したものである。65はサーチコイル64の
出力端子である。

これにより、円環状磁石54を回転させる副回転軸62
を、回転機構の負荷側に接続して運転するとき、負荷ト
ルクが正常ならば、円環状磁石54も正常に回転する。従
って、円環状磁石54の周辺からの漏洩磁束の磁力線の一
部66の回転を、サーチコイル64が検出し、出力端子65間
に交番電圧が発生する。

他方、負荷が異常に大きくなり、負荷回転軸（副回転
軸62）が停止すれば、円環状磁石54からの漏洩磁束は回
転を停止し、サーチコイル64の出力端子65間の交番電圧
は零となる。両者の違いを、図示していない検出回路で
検知し、警報ベルを鳴らしたり、モータ等の動力源の電
源を切ることが出来る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上述した従来の回転制動機は、トルクリミッ
ターとして使用する場合に、円環状磁石54が円筒d53、
円筒e55、円筒f59及び副回転軸62と一体になって回転す
るので、副回転軸62側の回転慣性モーメントが大きくな
り、副回転軸62に接続した負荷側がトルクオーバーした
場合に副回転軸62が完全に停止するまでの所要時間が長
くなる欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る回転制動機は、上記欠点を解消するため
になされたもので、底部円板14を有する非磁性材料より
なる第一の円筒a13の開口側と底部円板20を有する非磁
性材料よりなる第二の円筒b19の開口側を、向き合わせ
てねじ込むことにより伸縮調整可能に結合し、他方、円
筒a13の底部円板14における外面の中心部に、非磁性材
よりなる副回転軸33を固定するとともに、非磁性材より
なる主回転軸12の中間部を円筒b19の底部円板20の中心
部に設けた自由側軸受21により滑動可能に支持し、かつ
主回転軸12の内端を円筒a13の底部円板14の内面の中心
部に設けた固定側軸受15により支持し、さらに、円筒b1
9の内部における主回転軸12に、円周方向にＮ極とＳ極
が交互に着磁された円環状磁石11を固着するとともに、
円筒b19の底部円板20の内面に、磁気空隙27を介して円
環状磁石11に対向する特殊磁性円環板23を固着してなる
ことを特徴とする。

〔作用〕

これにより、円環状磁石11に対向した特殊磁性円環板
23は、円環状磁石11の交互に配置された、N,S極によっ
て、反対極に磁化される。従って、特殊磁性円環板23は
円環状磁石11との相対運動によりN,S極に交互に磁化さ
れるので、ヒステリシス損が発生し、熱に交換される。
即ち、ヒステリシス損は、両者の相対運動を妨げる摩擦
力に相当する抵抗力として作用する。

トルクリミッターとして使用するときは、負荷側の回
転状態を検出する必要があるため、回転状態を検出する
サーチコイルに対応する円環状磁石11を設けた主回転軸
12を負荷回転軸に接続する。この結果、負荷回転軸と一
体に円環状磁石11が回転するも、負荷側の構成要素は主
回転軸12と円環状磁石11のみとなり、従来の回転制動機
に比べて負荷側の回転の慣性モーメントが小さくなる。

〔実施例〕

以下、図面について詳細に説明する。第１図は本考案
の一実施例を示す側断面図、第２図は第１図Ａ矢視図、
第３図は円環状磁石から特殊磁性円環板を見通した平面
図である。

第１図、第２図及び第３図において、11はフェライト
系又は希土類系の円環状磁石であり、第３図に示すよう
に、円周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されている。実
施例の極数は８極である。

12は非磁性材よりなる主回転軸であり、円環状磁石11
を、接着等の手段により固着してある。

13は非磁性材よりなる円筒ａであり、底部円板14の中
心部に主回転軸12の固定側軸受15を収納し、外周に雄ね
じ16を設けてある。17及び18は夫々軸受15を固定側軸受
とするためのＥ形止め輪及びＣ形孔用止め輪である。

19は非磁性材よりなる円筒ｂであり、底部円板20の中
心部に、主回転軸12の自由側軸受21を収納し、その内面
22に、鉄，クローム，コバルト合金よりなる特殊磁性円
環板23を接着等の手段で固着し、内周には雌ねじ24を設
ける。25は軸受21を自由側軸受とするために、軸受21の
外輪を固定するためのＣ形孔用止め輪であり、軸受21の
内輪は主回転軸12を滑動し得る。

円筒b19は、内面22に固着した特殊磁性円環板23が、
円環状磁石11の磁極面26と略々平行な磁気空隙27を介し
て対向するように、円筒a13をねじ込む。円筒b19の内周
28と円筒a13の外周29は、回転し得るように滑らかに嵌
合させる。

30は貼り目盛板で、円筒b19を円筒a13にねじ込み、磁
気空隙27が略々零となった位置で、貼り目盛板30の目盛
の０を、円筒a13の指示線31に合わせ、接着等の手段で
固着する。また、32はセットスクリューであり、円筒a1
3と円筒b19を固着する。

以上で回転制動機10が構成される。

回転制動機10をトルクリミッターとして使用する場合
には、副回転軸33の鍔34を、円筒a13に皿小ねじ35によ
り固定し、回転系におけるモータ等の動力側を副回転軸
33に接続し、負荷側を主回転軸12に接続して運転すれば
よい。而して第４図及び第５図の場合と同様、サーチコ
イル64を第１図に示す関係位置に図示していない支持具
で保持しておけば、トルクオーバー時の信号をキャッチ
することが出来る。

動作原理をさらに詳細に説明すれば、次のとおりであ
る。

第６図は、第３図Ｃ−Ｄ断面を展開して図示した断面
図で、11,23,26及び27は第１図と同じである。

第６図において、特殊磁性円環板23は、平行磁気空隙
27を介して円環状磁石11と相対向し、矢印Ｅ方向に移動
しているとする。

特殊磁性円環板23が完全に消磁されているとして、そ
の微小部分dxを考えると、特殊磁性円環板23の移動によ
り、dx部分の磁気状態は、横軸に磁化力ｈ、縦軸に磁束
密度ｂをとって図示すると第７図のようになる。

dx部分が第６図のようにN,S極の境界面に対向してい
る場合には第７図点Ｏで示すようにｈ、ｂ共に零であ
る。

dx部分が図で右方向に移動し、N,S極境界面の中央部
に達する間は、OFに沿って変化し、中央部に達すると、
点Ｆで示すようにｈ及びｂ共に最大となる。dx部分が更
に右方向に移動するとｈが減少するにつれ、ｂはFOに沿
って減少しないで、FGに沿って変化し、N,S極の境界面
に達してｈが零になってもOGに相当するｂが残る。dx部
分を更に右方向に移動し、次の境界面の中央部に達する
と点Ｉで示すようにｈ及びｂ共に反対方向で最大とな
る。dx部分を更に右方向に移動し、次のN,S極境界面の
中央部に達する間は、IHGFのように戻らず、IJKFに沿っ
て変化し、N,S極境界面の中央部に達すると点Ｆに戻
る。dx部分を更に右方向に移動すると、順次FGHIJKFに
沿った変化を繰り返す。即ち、FGHIJKFはヒステリシス
曲線で、ヒステリシス曲線を１回画く毎に磁化力ｈはヒ
ステリシス曲線の囲む面積に比例した仕事をすることな
り、この仕事は熱に変換される。

即ち、ヒステリシス損は、円環状磁石11と特殊磁性円
環板23の相対運動を妨げる摩擦力に相当する抵抗力とな
る。而してこの抵抗力は両者の相対運動速度に無関係で
一定で、平行磁気空隙27の空隙長を小さくすることによ
って大きくすることができる。

円環状磁石11と特殊磁性円環板23とは、無接触で動作
し、無用な機械的摩擦力の発生が無いので両者の相対運
動に対して、常に一定の抵抗力を加えることができる。

〔効果〕

回転制動機をトルクリミッターとして使用し、負荷回
転体を主回転軸に接続して運転すれば、負荷回転体（主
回転軸）と一体に円環状磁石が回転するも、負荷側の構
成要素は主回転軸と円環状磁石のみとなり、負荷側の回
転の慣性モーメントが小さくなり、トルクオーバー時
に、主回転軸が完全に停止するまでの所要時間を短くす
ることが出来る。実際、本考案によった場合の主回転軸
の慣性モーメントは、従来の副回転軸のそれの約1/5に
することが出来た。

また、円筒ａに対して円筒ｂを回せば、円環状磁石と
ヒステリシス円環板間の磁気空隙の大きさを可変調整で
きるとともに、この場合、磁気空隙の大きさを可変して
も主回転軸と副回転軸間の距離は変更されないため、主
回転軸と副回転軸を外部機器等に固定したままで磁気空
隙の調整を容易かつ速やかに行うことができる。

さらに、主回転軸は内端と中間部のそれぞれが軸受に
支持される二点支持のため、主回転軸の支持強度及び軸
受等の耐久性が高められるとともに、安定な支持と円滑
な回転が保証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す側断面図、第２図は第
１図Ａ矢視図、第３図は円環状磁石から特殊磁性円環板
を見通した平面図、第４図は従来の回転制動機の側断面
図、第５図は第４図Ｂ−Ｂ断面矢視図、第６図は第３図
Ｃ−Ｄ断面展開図、第７図は特殊磁性円環板のdx部分の
磁気の状態を示す図である。 10…回転制動機、11…円環状磁石、12…主回転軸、13…
円筒ａ、15、21…軸受、16…雄ねじ、19…円筒ｂ、23…
特殊磁性円環板、24…雌ねじ、27…磁気空隙、32…セッ
トスクリュー、33…副回転軸、64…サーチコイル、50…
回転制動機、51…特殊磁性円環板、52…主回転軸、53…
円筒ｄ、54…円環状磁石、55…円筒ｅ、56…磁気空隙、
57…ノックピン、59…円筒ｆ、60,61…セットスクリュ
ー、62…副回転軸、66…磁力線。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】底部円板を有する非磁性材料よりなる第一
   の円筒ａの開口側と底部円板を有する非磁性材料よりな
   る第二の円筒ｂの開口側を、向き合わせてねじ込むこと
   により伸縮調整可能に結合し、他方、円筒ａの底部円板
   における外面の中心部に、非磁性材よりなる副回転軸を
   固定するとともに、非磁性材よりなる主回転軸の中間部
   を円筒ｂの底部円板の中心部に設けた自由側軸受により
   滑動可能に支持し、かつ主回転軸の内端を円筒ａの底部
   円板の内面の中心部に設けた固定側軸受により支持し、
   さらに、円筒ｂの内部における主回転軸に、円周方向に
   Ｎ極とＳ極が交互に着磁された円環状磁石を固着すると
   ともに、円筒ｂの底部円板の内面に、磁気空隙を介して
   円環状磁石に対向する特殊磁性円環板を固着してなるこ
   とを特徴とする回転制動機。