JP2836234B2 - 非接触型トルク伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁力により非接触でトルクを伝達する非接
触型トルク伝達装置に係り、特に、１個の駆動モータで
駆動側磁気トルクカップリングの前進・後進およびその
回転を制御できる新規な非接触型トルク伝達装置に関す
る。

［従来の技術］ 一般に、非接触型のトルク伝達装置として、駆動側磁
気トルクカップリングを従動側磁気トルクカップリング
に近接させてこれらの磁力により非接触でトルクを伝達
すると共に、これらのカップリングを離間させてトルク
の伝達を解除するものが知られている。この種の非接触
型トルク伝達装置には、駆動側磁気トルクカップリング
を従動側磁気トルクカップリングに近接離間移動させる
ための第一モータと、駆動側磁気トルクカップリングを
回転駆動させるための第二モータとの２個のモータが備
えられている。

近年、宇宙空間において、このような装置を用いた様
々な実験を行おうとする計画が発案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述したようにトルクの伝達・切離しのため
に２個のモータを備えることは、装置全体の重量が重く
なり、且つモータの消費電力が増大するという事態を招
く。これは、この装置を宇宙空間に打ち上げることを考
慮すると致命的な欠点となる。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、１
個の駆動モータで駆動側磁気トルクカップリングの前進
・後進およびその回転を制御でき、装置の軽量化と低電
力化とを図った非接触型トルク伝達装置を提供するもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、駆動モータ側に連
結される駆動側磁気トルクカップリングと機器側に連結
される従動側磁気トルクカップリングとを近接させてそ
の磁力によりトルクを伝達する非接触型トルク伝達装置
において、駆動モータの回転軸に刻設されたネジと、こ
れに螺合された駆動側磁気トルクカップリングと、該カ
ップリングの自転を規制して上記回転軸の正逆回転でこ
のカップリングをネジに沿って前後進させると共に、そ
の前進時、駆動側磁気トルクカップリングが従動側磁気
トルクカップリングに近接した際に、駆動側磁気トルク
カップリングの自転規制を解除する自転規制ON−OFF手
段と、上記回転軸の先端部に設けられ、駆動側磁気トル
クカップリングの前進を規制して回転軸と駆動側磁気ト
ルクカップリングとを一体回転させるストッパと、を備
えたことから構成されている。

［作 用］ 上記構成によれば、トルクを伝達する場合には駆動モ
ータを正回転させる。すると、駆動モータの回転軸のネ
ジに螺合された駆動側磁気トルクカップリングは、自転
規制ON−OFF手段によって自転が規制され、回転軸のネ
ジに沿って従動側磁気トルクカップリング側へ前進す
る。

そして、その前進時、この駆動側磁気トルクカップリ
ングが従動側磁気トルクカップリングに近接した際、上
記自転規制ON−OFF手段は、駆動側磁気トルクカップリ
ングの自転規制を解除する。

その後、この駆動側磁気トルクカップリングは、上記
回転軸の先端部に設けられたストッパにより前進が規制
されて回転軸と一体的に回転する。

この結果、駆動側磁気トルクカップリングから従動側
磁気トルクカップリングへ磁力により非接触でトルクが
伝達される。

トルクの伝達を解除する場合には駆動モータを逆回転
させる。すると、上記駆動側磁気トルクカップリング
は、自転規制ON−OFF手段によって自転が規制されて回
転軸のネジに沿って後進し、従動側磁気トルクカップリ
ングから離間する。これにより、トルクの伝達が解除さ
れる。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図に、宇宙空間に打ち上げられる宇宙実験・観測
フリーフライヤー（SFU）に搭載される非接触型トルク
伝達装置１を示す。図示するように、この非接触型トル
ク伝達装置１は、駆動モータ２側に連結される駆動側磁
気トルクカップリング３と機器側に連結される従動側磁
気トルクカップリング４との磁力により、非接触でトル
クを伝達するようになっている。

上記駆動側磁気トルクカップリング３は、駆動モータ
２の回転軸５に刻設されたネジ６（右ネジ）に螺合され
ている。このネジ６は、回転軸５に刻設されたオネジの
ネジ溝と駆動側磁気トルクカップリング３に刻設された
メネジのネジ溝とを対向させてできるコイル状の空間に
鋼球をいれた所謂ボールネジからなっている。このボー
ルネジは、オネジ−メネジ間のフリクションを低減し、
効率を高めるために採用されている。

また、この駆動側磁気トルクカップリング３は、ベア
リング７を介して支持フレーム８に支持されており、上
記回転軸５のネジ６に螺合しつつ回転軸５まわりに回転
自在となっている。このベアリング７は、駆動側磁気ト
ルクカップリング３に固定されたインナーレース９と、
支持フレーム８のキー10と係合されたアウターレース11
と、これらインナーレース９とアウターレース11との間
に設けられたベアリングボール12とからなっている。上
記キー10は、支持フレーム８の内側に、回転軸５と並行
に形成されている。よって、このキー10に係合するアウ
ターレース11は、回転軸５と並行に移動することにな
る。

上記インナーレース９とアウターレース11との間に
は、ベアリング７を図中右方向からみたとき、インナー
レース９の右回転を防止して左回転のみを許容するワン
ウェイクラッチ13が設けられている。すなわち、インナ
ーレース９は、アウターレース11に対する右回転が防止
され左回転のみが可能となっている。

この構成によれば、第１図に示す状態から駆動モータ
２で回転軸５を矢印14で示すように右回転させると、回
転軸５のネジ６に螺合された駆動側磁気トルクカップリ
ング３が、オネジとメネジとの間のフリクションにより
上記右回転に連れ回ろうとするものの、ワンウェイクラ
ッチ13が駆動側磁気トルクカップリング３の右回転を規
制しているため、駆動側磁気トルクカップリング３は、
自転（連れ回り）することなく回転軸５のネジ６に螺合
しつつ上記キー10に沿って図中右方向に移動する。

この結果、第２図に示すように、駆動側磁気トルクカ
ップリング３は、従動側磁気トルクカップリング４から
離間し、駆動モータ２から機器へのトルクの伝達が解除
される。

このとき、駆動側磁気トルクカップリング３は、支持
フレーム８の内側に設けられたボールプランジャ15によ
って、その自転（右・左回転とも）が規制されるように
なっている。すなわち、第４図に示すように、駆動側磁
気トルクカップリング３の外周部にカップリング３の回
転方向と直角方向にスプライン溝16が形成されており、
支持フレーム８の内側に上記スプライン溝16と係合して
駆動側磁気トルクカップリング３の回転を規制するボー
ルプランジャ15が設けられている。

上記ボールプランジャ15は、第３図に示すように、上
記スプライン溝16に係合するボール17と、このボール17
をスプライン溝16側に付勢するコイルバネ18と、により
されて構成されている。また、このボールプランジャ15
は、第４図に示すように、支持フレーム８の内側に120
゜間隔で３カ所設けられている。

この構成によれば、第２図に示す状態から駆動モータ
２で回転軸５を矢印19で示すように左回転させると、回
転軸５のネジ６に螺合された駆動側磁気トルクカップリ
ング３が、上記左回転に連れ回ろうとするものの、ボー
ルプランジャ15がスプライン溝16に係合して駆動側磁気
トルクカップリング３の回転（右・左回転とも）を規制
しているため、駆動側磁気トルクカップリング３は自転
することなく回転軸５のネジ６に螺合しつつ上記キー10
に沿って図中左方向に移動する。この回転軸５の左回転
時、ワンウェイクラッチ13は、上述したように駆動側磁
気トルクカップリング３の左回転を許容する。

ところで、上記スプライン溝16は、所定長さｌだけ設
けられており、第１図に示すように、駆動側磁気トルク
カップリング３が従動側磁気トルクカップリング４に近
接した際に、スプライン溝16がおわり、スプライン溝16
とボールプランジャ15との係合が解除され、駆動側磁気
トルクカップリング３の自転規制が解除されるようにな
っている。

その後、駆動側磁気トルクカップリング３は、従動側
磁気トルクカップリング４に充分近接していることか
ら、従動側磁気トルクカップリング４と磁気的に引き合
って、その自転が規制される。よって、駆動側磁気トル
クカップリング３は、回転軸５の左回転により、さらに
図中左方向に移動する。

この駆動側磁気トルクカップリング３の移動を従動側
磁気トルクカップリング４の直前で止めるために、第１
図および第２図に示すように、上記回転軸５の先端部
に、駆動側磁気トルクカップリング３の前進を規制して
回転軸５と駆動側磁気トルクカップリング３とを一体回
転させるストッパ20が設けられている。

この構成によれば、回転軸５の左回転による駆動側磁
気トルクカップリング３の移動は、駆動側磁気トルクカ
ップリング３がこのストッパ20に当たるまで続き、スト
ッパ20に当たった後は駆動側磁気トルクカップリング３
が二重ナットのようにストッパ20にくいこみ、駆動側磁
気トルクカップリング３と回転軸５とが一体的に同期回
転する。

この際、上記ワンウェイクラッチ13は、キー10に係合
したアウターレース11に対するインナーレース９の左回
転を許し、駆動側磁気トルクカップリング３の左回転を
許容する。

この結果、第１図に示すように、駆動側磁気トルクカ
ップリング３の左回転トルクは、従動側磁気トルクカッ
プリング４へ、磁力により非接触で伝達される。

以上説明したように、トルクを伝達する場合には、駆
動モータ２により回転軸５を左回転させる。すると、第
２図に示す状態の駆動側磁気トルクカップリング３は、
ボールプランジャ15がスプライン溝16係合することによ
り自転が規制され、図中左方向に前進する。そして、駆
動側磁気トルクカップリング３が従動側磁気トルクカッ
プリング４に近接すると、ボールプランジャ15の係合が
外れ、駆動側磁気トルクカップリング３の自転規制が解
除される。その後、駆動側磁気トルクカップリング３
は、第１図に示すように、上記回転軸５の先端部に設け
られたストッパ20により前進が規制されて回転軸５と一
体的に回転する。この結果、駆動側磁気トルクカップリ
ング３から従動側磁気トルクカップリング４へ磁力によ
り非接触でトルクが伝達される。

トルクの伝達を解除する場合には、駆動モータ２を右
回転させる。すると、第１図に示す状態の駆動側磁気ト
ルクカップリング３は、ワンウェイクラッチ13により自
転が規制され、図中右方向に後進し、第２図に示すよう
に、従動側磁気トルクカップリング４から離間する。こ
れにより、トルクの伝達が解除される。このとき、後進
の途中から、駆動側磁気トルクカップリング３のスプラ
イン溝16と支持フレーム８のボールプランジャ15とが係
合し、これによっても駆動側磁気トルクカップリング３
の自転が規制されることになる。

このように、上記非接触型トルク伝達装置１によれ
ば、１個の駆動モータ２で駆動側磁気トルクカップリン
グ３の前進・後進およびその回転を制御でき、従来のよ
うに２個の駆動モータで上記制御を行う技術と比較する
と、装置の軽量化と低電力化とを大幅に推進することが
できる。

よって、この非接触型トルク伝達装置１は、宇宙空間
に打ち上げられる宇宙実験・観測フリーフライヤー（SF
U）に搭載する非接触型トルク伝達装置として好適なも
のとなる。

なお、本実施例にあっては、ワンウェイクラッチ13,
ボールプランジャ15およびスプライン溝16が、特許請求
の範囲中の自転規制ON−OFF手段に相当することにな
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る非接触型トルク伝達
装置によれば、１個の駆動モータで駆動側磁気トルクカ
ップリングの前進・後進およびその回転を制御でき、装
置の軽量化と低電力化とを大幅に推進できるという優れ
た効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を表す非接触型トルク伝達装
置のトルク伝達時の側断面図、第２図は上記非接触型ト
ルク伝達装置のトルク切離時の側断面図、第３図は第１
図および第２図中に示すボールプランジャの概略図、第
４図は第２図のIV−IV線矢視図である。 図中、１は非接触型トルク伝達装置、２は駆動モータ、
３は駆動側磁気トルクカップリング、４は従動側磁気ト
ルクカップリング、５は回転軸、６はネジ、13,15,16は
自転規制ON−OFF手段、20はストッパである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動モータ側に連結される駆動側磁気トル
   クカップリングと機器側に連結される従動側磁気トルク
   カップリングとを近接させてその磁力によりトルクを伝
   達する非接触型トルク伝達装置において、駆動モータの
   回転軸に刻設されたネジと、これに螺合された駆動側磁
   気トルクカップリングと、該カップリングの自転を規制
   して上記回転軸の正逆回転でこのカップリングをネジに
   沿って前後進させると共に、その前進時、駆動側磁気ト
   ルクカップリングが従動側磁気トルクカップリングに近
   接した際に、駆動側磁気トルクカップリングの自転規制
   を解除する自転規制ON−OFF手段と、上記回転軸の先端
   部に設けられ、駆動側磁気トルクカップリングの前進を
   規制して回転軸と駆動側磁気トルクカップリングとを一
   体回転させるストッパとを備えたことを特徴とする非接
   触型トルク伝達装置。