JP3649684B2

JP3649684B2 - Torque limiter

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Publication number: JP3649684B2
Application number: JP2001308983A
Authority: JP
Inventors: 隆一郎亀; 康広江原
Original assignee: 株式会社オートガードジャパン
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-10-04
Also published as: JP2003113859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータと被駆動装置の間に組み込まれ、過負荷（オーバーロード）が被駆動側に発生した際に機械（主に減速機、被駆動側の軸）が破損することを防止するトルクリミターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータなどの駆動源と被駆動装置との間の動力伝達時に被駆動装置側に過負荷（オーバーロード）が発生した場合には被駆動装置側はロックされ、モータパワーの３倍以上のトルクが発生し、機械（主に減速機、被駆動側の軸）が破損する事故が発生する。このような事故から機械を守り、過負荷が発生しても機械を保護して機械のダウンタイムを最小限にする装置としてトルクリミターが使用される。このトルクリミターはモータなどの駆動源と被駆動装置との間に組み込まれ、主に減速機の入力軸か出力軸に取付けて使用される。そして、過負荷が発生すると、トルクリミターはその設定トルクで作動し、駆動源と被駆動装置との間の連結が切り離されて空転するようになっている。この動作にはタイムラグが小さく、負荷が設定トルクに到達した瞬間に迅速に作動するので、確実に機械が保護される。
【０００３】
また、この種のトルクリミターとして従来から駆動源側からの動力が入力側のハブからボールを介して出力側のドライブプレートに伝達されるボール機構が知られている。ここで、入力側のハブのフランジ部には複数個のボールが入る孔が形成されている。さらに、出力側のドライブプレートにはボールが入る円錐座のポケットが形成されている。そして、トルク伝達時にはボールがスプリングで加圧され、ドライブプレートのポケット内に挿入された状態で保持されることにより、動力が伝達されるようになっている。また、運転中に、被駆動装置側に過負荷が発生すると、被駆動装置側がロックされて出力側のドライブプレートの回転が停止されることにより、ボールはドライブプレートのポケットから飛出し、動力を遮断するようになっている。
【０００４】
その他のトルクリミターとしてプランジャー式トルクリミターがある。このプランジャー式トルクリミターには図７（Ａ），（Ｂ）に示すように駆動源側の出力軸に連結された入力プレートａと、被駆動装置の入力軸に連結され、入力プレートａに対して離間対向配置された状態で、軸回り方向に回転自在に連結された出力プレートｂとが設けられている。さらに、入力プレートａと出力プレートｂとの対向面間には両プレートの周方向に沿って複数箇所に遊星状に過負荷保護機構としてのプランジャー機構ｃが配置されている。このプランジャー機構ｃには入力プレートａにおける出力プレートｂとの対向面側に円錐状の凹陥部であるポケット部ｄが形成されている。
【０００５】
また、出力プレートｂにはトルク伝達状態を断続操作するプランジャｅが配設されている。このプランジャｅの先端にはポケット部ｄ内に挿脱可能に挿入される円錐部ｅ１が形成されている。さらに、このプランジャｅの周囲にはリング状のトルク伝達リングｆが配設され、このトルク伝達リングｆの上には複数のボールｇが敷き詰められている。
【０００６】
また、出力プレートｂにはボールｇを介してプランジャｅの円錐部ｅ１をポケット部ｄ内に挿入する方向に付勢する圧縮ばね（付勢部材）ｈが配設されている。さらに、プランジャｅの外周面には図８に示すように略円錐状のボール受け面ｅ２が形成されている。
【０００７】
そして、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時には図７（Ａ）に示すように圧縮ばねｈのばね力によってボールｇがプランジャｅのボール受け面ｅ２とトルク伝達リングｆとの間に接触した状態で保持される。このとき、プランジャｅの先端の円錐部ｅ１が入力プレートａのポケット部ｄに挿入された状態で保持されることにより、動力が入力プレートａからプランジャｅ、トルク伝達リングｆを介して出力プレートｂに伝達されるようになっている。また、運転中に、被駆動装置側に過負荷が発生すると、図７（Ｂ）に示すようにプランジャｅの先端の円錐部ｅ１は入力プレートａの円錐座のポケット部ｄを滑りながら軸方向に移動してこのポケット部ｄから飛出し、動力を遮断するようになっている。このとき、ボールｇはボール受け面ｅ２を乗り越えてプランジャｅの周壁面と当接する位置まで移動することにより、プランジャｅの動きを逃がすようになっている。
【０００８】
また、図９（Ａ），（Ｂ）および図１０は従来の自動復帰型のプランジャー式トルクリミターを示すものである。ここでは、図１０に示すようにプランジャｅの先端の円錐部ｅ１を入力プレートａのポケット部ｄに挿入する方向に直接的に付勢する圧縮ばねｉが設けられている。
【０００９】
そして、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時には図１０に示すように圧縮ばねｉのばね力によってプランジャｅが入力プレートａの方向に押圧され、プランジャｅの先端の円錐部ｅ１が入力プレートａのポケット部ｄに挿入された状態で保持されることにより、動力が入力プレートａからプランジャｅを介して出力プレートｂに伝達されるようになっている。また、運転中に、被駆動装置側に過負荷が発生すると、プランジャｅの先端の円錐部ｅ１が入力プレートａの円錐座のポケット部ｄを滑りながら軸方向に移動して入力プレートａのポケット部ｄから飛出し、動力を遮断するようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成のボール機構を内蔵した従来のトルクリミターでは作動後の復帰位置の誤差や、作動までの回転方向の動きを小さくするには、入力側のハブのフランジ部に形成される複数個のボール挿入孔とボールとのクリアランスを小さくする必要がある。さらに、ボールが入るハブのボール挿入孔とドライブプレートの円錐座の位置精度が重要となる。これらの精度はハブや、ドライブプレートの製作時の加工機械の精度によって決まるので、精密加工や熱処理後の研磨加工、また部品の厳密な管理体制が必要とされる。そのため、ハブや、ドライブプレートの製造が難しく、コスト高になる問題がある。
【００１１】
また、図７（Ａ），（Ｂ）および図８に示す従来のプランジャー式トルクリミターでは被駆動装置側に過負荷が発生してトルクリミターが作動した際に、図７（Ｂ）に示すようにプランジャｅが入力プレートａの円錐座のポケット部ｄから飛出し、動力を遮断した状態で、ボールｇはプランジャｅのボール受け面ｅ２を乗り越えてプランジャｅの周壁面と当接する位置まで移動することにより、プランジャｅの動きを逃がすようになっている。この状態では、圧縮ばねｈのばね力はプランジャｅには全く作用しないので、トルクリミターの作動後にプランジャｅを図７（Ａ）に示すトルク伝達位置に戻すための面倒な作業が必要になる問題がある。
【００１２】
また、図９（Ａ），（Ｂ）および図１０に示す従来の自動復帰型のプランジャー式トルクリミターではプランジャｅには圧縮ばねｉのばね力が常に作用し、プランジャｅが入力プレートａの方向に押圧されている。そのため、この場合にはトルクリミターが作動し、プランジャｅが入力プレートａの円錐座のポケット部ｄから飛出し、動力を遮断した際に、プランジャｅが再び入力プレートａの円錐座のポケット部ｄの位置まで回転した時点で入力プレートａの円錐座のポケット部ｄ内にプランジャｅが自動的に挿入された状態に復帰するようになっている。
【００１３】
しかしながら、この場合にはプランジャｅが入力プレートａの円錐座のポケット部ｄから飛出し、動力を遮断した際に、プランジャｅの先端の円錐部ｅ１が入力プレートａの面（転動面）を滑りながら回転するので、そのときの摩擦抵抗が大きくなる。そのため、この場合には作動後の空転トルクが高くなるので、プランジャｅの先端の円錐部ｅ１と入力プレートａの面（転動面）との摺動部分の摩耗が生じ、トルクリミター全体の耐久性が低下する問題がある。
【００１４】
さらに、この従来の自動復帰型のプランジャー式トルクリミターではトルクリミターが作動し、プランジャｅが入力プレートａの円錐座のポケット部ｄから飛出す際にプランジャｅは圧縮ばねｉのばね力に抗して入力プレートａのポケット部ｄの円錐座に沿って軸方向に移動する。このときのプランジャｅの動きは、動力を遮断する際にプランジャｅに作用する最大荷重の５５％の荷重が加わるとプランジャｅが動き始め、プランジャｅがポケット部ｄから飛出す直前にプランジャｅに作用する荷重が最大となる（図６（Ｂ）参照）。そのため、従来の自動復帰型のプランジャー式トルクリミターではプランジャｅが動き始めてからランジャｅに作用する荷重が最大になるまでのプランジャｅの移動距離が比較的長いので、作動までの回転方向の内部捩れが大きくなり、捩り剛性が比較的小さい問題がある。その結果、モータなどの駆動源の運転中に、被駆動装置側に過負荷が発生した際にトルクリミターが作動するまでのタイムラグがあり、機械全体の耐久性の向上を図るうえで問題がある。
【００１５】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、作動後の空転時のトルクを小さくすることができ、全体の耐久性の低下を防止できるとともに、作動までの回転方向の内部捩れを小さくして捩り剛性を強くすることができるトルクリミターを提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、加工精度を格別に高くすることなく過負荷保護機構の位置決め精度を高め、作動後の復帰位置の誤差を小さくすることができるトルクリミターを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、駆動源側の出力軸に連結された入力プレートと、被駆動装置の入力軸に連結され、前記入力プレートに対して離間対向配置された状態で、軸回り方向に回転自在に連結された出力プレートと、前記入力プレートと前記出力プレートとの対向面間に前記両プレートの周方向に沿って複数箇所に遊星状に配置され、前記駆動源側から前記被駆動装置側へのトルク伝達時に前記被駆動装置側に過負荷が発生した際に、前記駆動源側から前記被駆動装置側へのトルク伝達を遮断する複数の過負荷保護機構とを備えたトルクリミターにおいて、前記過負荷保護機構は、前記入力プレートに配設され、前記出力プレートとの対向面側に凹陥状のポケット部が形成されたプランジャ受部と、前記出力プレートに配設され、前記ポケット部内に挿脱可能に挿入されるプランジャと、このプランジャの周囲に配設されたリング状のトルク伝達リングと、前記プランジャの外周面に敷き詰められた複数の転動体と、前記出力プレートに配設され、前記転動体を介して前記プランジャを前記ポケット部内に挿入する方向に付勢する付勢部材とを具備し、前記プランジャの外周面に前記プランジャから前記トルク伝達リング側にトルク伝達が可能なトルク伝達位置で前記転動体と接触する第１の傾斜面と、前記駆動源側から前記被駆動装置側へのトルク伝達時に前記被駆動装置側に過負荷が発生した際に、前記プランジャを前記ポケット部から引き出す方向に前記プランジャに作用する押圧力によって前記転動体を前記プランジャと前記トルク伝達リングとの間のトルク伝達を遮断するトルク伝達遮断位置方向に移動させる第２の傾斜面とを設け、前記第２の傾斜面は、前記付勢部材からの付勢力が前記転動体を介して前記プランジャに伝達された際に前記プランジャを前記ポケット部に挿入する方向に押圧する押圧力を発生可能な角度に設定されていることを特徴とするトルクリミターである。
そして、本請求項１の発明では、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時には転動体がプランジャの外周面の第１の傾斜面に接触されたトルク伝達位置で保持される。この状態では付勢部材からの付勢力が転動体を介してプランジャに作用し、プランジャがポケット部内に挿入された状態で保持されることにより、入力プレート側からの動力がプランジャ受部、プランジャ、トルク伝達リングを順次介して出力プレート側に伝達される。また、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時に被駆動装置側に過負荷が発生し、被駆動装置側がロックされて出力プレート側の回転が停止された場合には、プランジャにプランジャ受部のポケット部から離脱させようとする力が働く。このとき、プランジャが軸方向の移動を開始すと同時に転動体は、第１の傾斜面を第２の傾斜面の方向に斜面を乗り上げ始める。ここで、第２の傾斜面は第１の傾斜面と比べて傾斜角が緩やかな斜面になっているため、付勢部材からの付勢力が転動体を介してプランジャに作用する軸方向成分の荷重は転動体が第１の傾斜面に接触している場合に比べて極端に小さくなる。これにより、転動体が第２の傾斜面に乗り上げる直前がピークトルクとなり、ピークトルクまでの転動体の変位量が小さくなるので、被駆動装置側に過負荷が発生後、トルク伝達が遮断されるまでの入出力プレートの捩れが小さくなる。また、作動後の空転トルクも作動トルクの１０％以下になるようにしたものである。さらに、転動体が第２の傾斜面に乗り上げた状態で、付勢部材からの付勢力を転動体を介してプランジャに伝達可能な角度に第２の傾斜面の角度を設定することにより、転動体からプランジャの第２の傾斜面にプランジャをポケット部に挿入する方向に押圧する押圧力を発生させ、入力プレートのポケット部内にプランジャが自動的に挿入された状態に復帰するようにしたものである。
【００１８】
請求項２の発明は、前記転動体は、ボールまたはセグメントであることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミターである。
【００１９】
そして、本請求項２の発明では、付勢部材からの付勢力をプランジャの外周面に円周状に敷き詰められたボールまたはセグメントのいずれかを介してプランジャに伝達し、プランジャをポケット部内に挿入する方向に付勢するようにしたものである。
【００２１】
請求項３の発明は、前記入力プレートは、前記複数の過負荷保護機構の各プランジャ受部装着用の穴部のうち、いずれか１つにおける前記プランジャ受部のはめあい寸法が圧入寸法に設定され、他の穴部は、全て隙間ばめ寸法に設定されるとともに、前記プランジャ受部は前記入力プレートにねじ止め固定されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミターである。
そして、本請求項３の発明では、入力プレートにおける複数のプランジャ受部装着用の穴部のうちいずれか１つの穴部のみにプランジャ受部を圧入させ、他の穴部は、全て隙間ばめ状態でプランジャ受部を装着させることにより、圧入したプランジャ受部を基準に、他の穴部のプランジャ受部のポケット部内に順次プランジャを挿入し、予圧を加えて位置調整した状態で、入力プレートにねじ止め固定する。これにより、加工や熱処理等による位置誤差があっても全てプランジャ受部の固定位置がプランジャの位置にならって補正され、出力プレートの複数のプランジャとの位置精度誤差を組立調整によってなくして、作動後の復帰位置精度を｜２０秒｜以下にし、作動後は、１回転後に作動前の位置にかならず自動復帰するようにしたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図６を参照して説明する。図１は本実施の形態のトルクリミター１を例えばプラスチックの押出機２に装着した例である。ここでは、押出機２のスクリュー部３の駆動軸に減速機（被駆動装置）４が連結されている。そして、この減速機４の入力軸にトルクリミター１が取付けられている。
【００２３】
さらに、トルクリミター１の入力側にはプーリー５が組み込まれている。このプーリー５にはベルト６を介してモータ（駆動源側）７の駆動力が伝達されるようになっている。なお、トルクリミター１の入力側への動力伝達はプーリー５だけではなくカップリング等あらゆる動力伝達部品を組み込む事ができる。
【００２４】
また、図２（Ａ），（Ｂ）は本実施の形態のトルクリミター１の構成を示すものである。このトルクリミター１には駆動源側のモータ７の出力軸に連結されたディスク状の入力プレート１１と、被駆動装置である減速機４の入力軸に連結され、入力プレート１１に対して離間対向配置された状態で、軸回り方向に回転自在に連結されたディスク状の出力プレート１２とが設けられている。さらに、入力プレート１１と出力プレート１２との対向面間には図２（Ａ）に示すように複数、本実施の形態では３つの過負荷保護機構１３が両プレート１１，１２の周方向に沿って複数箇所（３箇所）に遊星状に配置されている。
【００２５】
また、各過負荷保護機構１３には、図３に示すように入力プレート１１に配設されたプランジャ受部１４と、出力プレート１２に配設された軸状のプランジャ１５とが設けられている。ここで、入力プレート１１には出力プレート１２との対向面側に３つのプランジャ受部装着用の穴部１６が形成されている。これら３つのプランジャ受部装着用の穴部１６のうち、いずれか１つにおけるプランジャ受部１４のはめあい寸法が圧入寸法に設定され、他の穴部１６は、全て隙間ばめ寸法に設定されている。さらに、各プランジャ受部１４には出力プレート１２との対向面側にプランジャ１５が挿脱可能に挿入される凹陥状の円錐座のポケット部１７がそれぞれ形成されている。
【００２６】
また、３つのプランジャ受部装着用の穴部１６のうちいずれか１つの穴部１６のみにプランジャ受部１４を圧入させ、他の穴部１６には、全て隙間ばめ状態でプランジャ受部１４が装着されている。さらに、各プランジャ受部１４には軸心部にねじ穴１４ａがそれぞれ形成されている。そして、各プランジャ受部１４のねじ穴１４ａには入力プレート１１のねじ挿通孔１１ａ内に挿入された固定ねじ１８が螺着され、ねじ止め固定されている。このとき、圧入したプランジャ受部１４を基準に、他の穴部１６のプランジャ受部１４のポケット部１７内に順次プランジャ１５の円錐部１５ａを挿入し、予圧を加えて位置調整した状態で、入力プレート１１にねじ止め固定することにより、加工や熱処理等による位置誤差があっても全てプランジャ受部１４の固定位置がプランジャ１５の位置にならって補正され、出力プレート１２の３つのプランジャ１５との位置精度誤差を組立調整によってなくすことができる。
【００２７】
また、出力プレート１２には３つのプランジャ装着穴１９が形成されている。各プランジャ装着穴１９には入力プレート１１との対向面側の端縁部に他の部分よりも開口面積が小さい小径な軸受部１９ａが形成されている。この軸受部１９ａの上にはプランジャ１５の周囲に配設されたリング状のトルク伝達リング２０が装着されている。
【００２８】
また、プランジャ１５の外周面にはトルク伝達リング２０の上に複数のボール（転動体）２１が円周状に敷き詰められている。なお、転動体としては複数のボール２１に代えてセグメントであってもよい。
【００２９】
さらに、出力プレート１２の各プランジャ装着穴１９にはボール２１を介してプランジャ１５をポケット部１７内に挿入する方向に付勢する圧縮ばね（付勢部材）２２が配設されている。なお、圧縮ばね２２は皿ばね、圧縮コイルばねなどでもよい。圧縮ばね２２とボール２１との間にはリング状のコーン２３が配設されている。図４に示すようにこのコーン２３におけるボール２１との接触面には円錐形状の凹陥部２３ａが形成されている。この凹陥部２３ａの傾斜面２３ｂの傾斜角度θ１はプランジャ１５の軸方向と直交する平面に対して例えば２５°程度に設定されている。
【００３０】
また、プランジャ１５の先端にはポケット部１７内に挿脱可能に挿入される円錐部１５ａが形成されている。この円錐部１５ａの傾斜角度αは例えば４５°程度に設定されている。さらに、プランジャ１５の外周面にはボール２１との接触面に２つの傾斜面２４，２５が形成されている。ここで、プランジャ１５のボール接触面における基端部側（図４中で上側）には第１の傾斜面２４、先端側（図４中で下側）には第２の傾斜面２５がそれぞれ配置されている。なお、第１の傾斜面２４の傾斜角度θ２はプランジャ１５の軸方向に対して例えば４５°程度、第２の傾斜面２５の傾斜角度θ３はプランジャ１５の軸方向に対して例えば２０°程度にそれぞれ設定されている。
【００３１】
そして、図３に示すようにプランジャ１５の第１の傾斜面２４にボール２１が接触した状態で、プランジャ１５からトルク伝達リング２０側にトルク伝達が可能なトルク伝達位置で保持されるようになっている。さらに、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時に被駆動装置側に過負荷が発生した際に、プランジャ１５をポケット部１７から引き出す方向にプランジャ１５に作用する押圧力によってプランジャ１５が軸方向の移動を開始すと同時にボール２１は、第１の傾斜面２４を第２の傾斜面２５の方向に斜面を乗り上げ始める。そして、プランジャ１５の円錐部１５ａがポケット部１７から飛出した状態では、図５に示すようにボール２１がプランジャ１５の第２の傾斜面２５に接触する方向、すなわちプランジャ１５とトルク伝達リング２０との間のトルク伝達を遮断するトルク伝達遮断位置方向に移動されるようになっている。
【００３２】
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態のトルクリミター１の使用中、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時には図３に示すように３つの過負荷保護機構１３のボール２１がプランジャ１５の外周面の第１の傾斜面２４に接触されたトルク伝達位置で保持される。この状態では圧縮ばね２２からのばね力がボール２１を介してプランジャ１５に作用し、プランジャ１５がポケット部１７内に挿入された状態で保持される。これにより、入力プレート１１側からの動力がプランジャ受部１４、プランジャ１５、トルク伝達リング２０を順次介して出力プレート１２側に伝達される。
【００３３】
また、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時に被駆動装置側に過負荷が発生し、被駆動装置側がロックされて出力プレート１２側の回転が停止された場合には、プランジャ１５にプランジャ受部１４のポケット部１７から離脱させようとする力が働く。このとき、プランジャ１５が軸方向の移動を開始すと同時にボール２１は、第１の傾斜面２４を第２の傾斜面２５の方向に斜面を乗り上げ始める。ここで、第２の傾斜面２５は第１の傾斜面２４と比べて傾斜角が緩やかな斜面になっているため、圧縮ばね２２からのばね力がボール２１を介してプランジャ１５に作用する軸方向成分の荷重はボール２１が第１の傾斜面２４に接触している場合に比べて極端に小さくなる。これにより、ボール２１が第２の傾斜面２５に乗り上げる直前がピークトルクとなり、ピークトルクまでのボール２１の変位量が小さくなる。そのため、被駆動装置側に過負荷が発生後、トルク伝達が遮断されるまでの入出力プレート１２，１２の捩れが小さくなる。
【００３４】
そして、プランジャ１５の先端の円錐部１５ａが入力プレート１１のプランジャ受部１４のポケット部１７を滑りながら軸方向に移動して図５に示すようにポケット部１７から飛出すことにより、動力が遮断される。このとき、プランジャ１５の軸方向の移動動作に連動して図示しないリミットスイッチが作動し、駆動源側のモータ７の運転が停止される。
【００３５】
また、トルクリミター１の作動後、圧縮ばね２２からのばね力はボール２１を介してプランジャ１５の第２の傾斜面２５に作用する。そのため、再び駆動源側のモータ７の運転が開始され、プランジャ１５の先端の円錐部１５ａが入力プレート１１のプランジャ受部１４のポケット部１７の位置に達した時点でプランジャ１５の先端の円錐部１５ａが入力プレート１１のプランジャ受部１４のポケット部１７に挿入される状態に自動的に復帰する。
【００３６】
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態のトルクリミター１ではプランジャ１５の外周面にプランジャ１５からトルク伝達リング２０側にトルク伝達が可能なトルク伝達位置でボール２１と接触する第１の傾斜面２４と、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時に被駆動装置側に過負荷が発生した際に、プランジャ１５をポケット部１７から引き出す方向にプランジャ１５に作用する押圧力によってボール２１をプランジャ１５とトルク伝達リング２０との間のトルク伝達を遮断するトルク伝達遮断位置方向に移動させる第２の傾斜面２５とを設けている。そして、図３に示すようにプランジャ１５の第１の傾斜面２４にボール２１が接触した状態で保持されている状態では圧縮ばね２２からのばね力がボール２１を介してプランジャ１５に作用し、プランジャ１５がポケット部１７内に挿入された状態で保持される。この状態では、プランジャ１５からトルク伝達リング２０側にトルク伝達が可能なトルク伝達位置で保持され、入力プレート１１側からの動力をプランジャ受部１４、プランジャ１５、トルク伝達リング２０を順次介して出力プレート１２側に伝達させることができる。
【００３７】
また、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時に被駆動装置側に過負荷が発生した場合にはプランジャ１５が軸方向に移動し、ボール２１はプランジャ１５の第１の傾斜面２４から第２の傾斜面２５の位置まで乗り上げ、入力プレート１１から出力プレート１２への動力は遮断される。このとき、第２の傾斜面２５の傾斜角θ３は第１の傾斜面２４の傾斜角θ２と比べて緩やかな斜面（θ３＜θ２）になっている為、圧縮ばね２２からコーン２３を介してプランジャ１５側に加わるばね荷重Ｆｓのうちプランジャ１５に加わる軸方向成分の荷重Ｆｔはボール２１が第１の傾斜面２４に接触している状態に比べて第２の傾斜面２５に接触した状態では１/１０程度になる。そのため、ボール２１が第１の傾斜面２４に接触している図３の状態の軸方向成分の荷重Ｆｔ１を１０、ばね荷重Ｆｓ１を３０とすると、第２の傾斜面２５にボール２１が乗り上げた図５の状態の軸方向成分の荷重Ｆｔ２は３、ばね荷重Ｆｓ２は３３となる。
【００３８】
したがって、被駆動装置側に過負荷が発生した際に、プランジャ１５にプランジャ受部１４の円錐座のポケット部１７から離脱しようとする力が働き、プランジャ１５が軸方向の移動を開始すると同時にボール２１が、第１の傾斜面２４を第２の傾斜面２５の方向に斜面を乗り上げ始める動作を開始するのは図６（Ａ）に示すようにピークトルク（作動トルク）の９０％以上の負荷が加わった時となる。これにより、ボール２１が第２の傾斜面２５に乗り上げる直前がピークトルクとなり、ボール２１がピークトルク位置まで移動する際の軸方向成分の荷重Ｆｔの変位量が５％程度となるので、作動までの入出力プレート１２，１２の捩れが小さくなる。その結果、トルクリミター１の作動までの回転方向の内部捩れを小さくして捩り剛性を強くすることができるので、モータ７などの駆動源の運転中に、被駆動装置側に過負荷が発生した際にトルクリミター１が作動するまでのタイムラグを効果的に低減し、機械全体の耐久性の向上を図ることができる。
【００３９】
なお、図６（Ａ），（Ｂ）は横軸がトルクリミター１の作動荷重を１００％とした時のプランジャ１５に外部から加わる荷重を表わす。縦軸は外部から加わった荷重に対しプランジャ１５の移動を表わす。本実施の形態のトルクリミター１は図６（Ａ）に示すように作動荷重が加わるぎりぎりまでプランジャ１５は動き始めない。これに対し、従来の自動復帰型のプランジャー式トルクリミター（図９（Ａ），（Ｂ）および図１０参照）では図６（Ｂ）に示すように５５％の荷重が加わるとプランジャーが動き始める。ここで、トルクリミター１が作動するところはプランジャ１５の先端ラジアル荷重Ｆｐｒが最大になった時点である。このＦｐｒの最大値の位置は本実施の形態のトルクリミター１と従来のトルクリミターとでは異なる。すなわち、本実施の形態のトルクリミター１ではプランジャ１５が０．３ｍｍ移動した時点で最大になり、その後、小さくなる。従来のトルクリミターではプランジャーが最も移動した３ｍｍのところで最大となる。なお、剛性の最も重要な要素となるバネ定数は本実施の形態のトルクリミター１と従来のトルクリミターとで同一として行っている。この結果、本実施の形態のトルクリミター１がプランジャー始動時の荷重Ｆｐｒは４６６Ｋｇで最大時の９９％であるのに対し、従来のトルクリミターは１３７Ｋｇで最大時の５５％となっていることから、本実施の形態のトルクリミター１の剛性が優れていることがわかる。この違いがトルクリミターの性能の違いとなる。
【００４０】
また、作動後の空転トルクも作動トルクの１０％以下になるので、作動後の空転時のトルクを従来の自動復帰型のプランジャー式トルクリミター（図９（Ａ），（Ｂ）、図１０参照）よりも小さくすることができる。そのため、プランジャ１５の先端の円錐部１５ａと入力プレート１１の面（転動面）との摺動部分の摩耗を低減することができ、トルクリミター１全体の耐久性の低下を防止することができる。さらに、プランジャ１５の先端の円錐部１５ａと入力プレート１１の面（転動面）との摺動部分の材料を焼入れ処理などの熱処理した材料を格別に使用する必要がなくなり、軽量なアルミニウム材料なども使用可能になるので、コスト的に有利となる。
【００４１】
また、本実施の形態では入力プレート１１の３つのプランジャ受部装着用の穴部１６のうち、いずれか１つにおけるプランジャ受部１４のはめあい寸法を圧入寸法に設定し、他の穴部１６は、全て隙間ばめ寸法に設定し、３つのプランジャ受部装着用の穴部１６のうちいずれか１つの穴部１６のみにプランジャ受部１４を圧入させ、他の穴部１６には、全て隙間ばめ状態でプランジャ受部１４を装着した状態で、各プランジャ受部１４のねじ穴１４ａに固定ねじ１８をねじ止め固定させている。このとき、圧入したプランジャ受部１４を基準に、他の穴部１６のプランジャ受部１４のポケット部１７内に順次プランジャ１５の円錐部１５ａを挿入し、予圧を加えて位置調整した状態で、入力プレート１１にねじ止め固定することにより、加工や熱処理等による位置誤差があっても全てプランジャ受部１４の固定位置がプランジャ１５の位置にならって補正され、出力プレート１２の３つのプランジャ１５との位置精度誤差を組立調整によってなくすことができる。その結果、作動後の復帰位置精度を｜２０秒｜以下にする事が可能になるので、作動後は、１回転後（３６０°回転）に作動前の位置にかならず自動復帰させることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では３つの過負荷保護機構１３の装着位置を図２（Ａ）に示すように半径方向に若干ずらすことにより、作動後は、１回転（３６０°回転）後に作動前の位置に自動復帰させる構成を示したが、３つの過負荷保護機構１３の装着位置を同心円上に配置することにより、作動後は、１／３回転（１２０°回転）後に作動前の位置に自動復帰させる構成にしてもよい。
【００４３】
さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、プランジャの外周面にプランジャからトルク伝達リング側にトルク伝達が可能なトルク伝達位置で転動体と接触する第１の傾斜面と、駆動源側から被駆動装置側へのトルク伝達時に被駆動装置側に過負荷が発生した際に、プランジャをポケット部から引き出す方向にプランジャに作用する押圧力によって転動体をプランジャとトルク伝達リングとの間のトルク伝達を遮断するトルク伝達遮断位置方向に移動させる第２の傾斜面とを設けたので、作動後の空転時のトルクを小さくすることができ、全体の耐久性の低下を防止できるとともに、作動までの回転方向の内部捩れを小さくして捩り剛性を強くすることができる。さらに、転動体が第２の傾斜面に乗り上げた状態で、付勢部材からの付勢力を転動体を介してプランジャに伝達可能な角度に第２の傾斜面の角度を設定したので、転動体からプランジャの第２の傾斜面にプランジャをポケット部に挿入する方向に押圧する押圧力を発生させ、入力プレートのポケット部内にプランジャが自動的に挿入された状態に復帰させることができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、付勢部材からの付勢力をプランジャの外周面に敷き詰められたボールまたはセグメントのいずれかを介してプランジャに伝達し、プランジャをポケット部内に挿入する方向に付勢することができる。
【００４７】
請求項３の発明によれば、入力プレートの複数のプランジャ受部装着用の穴部のうち、いずれか１つにプランジャ受部を圧入させ、他の穴部に全て隙間ばめ状態でプランジャ受部を装着させることにより、圧入したプランジャ受部を基準に、他の穴部のプランジャ受部のポケット部内に順次プランジャを挿入し、予圧を加えて位置調整した状態で、入力プレートにねじ止め固定する。これにより、加工や熱処理等による位置誤差があっても全てプランジャ受部の固定位置がプランジャの位置にならって補正され、出力プレートの複数のプランジャとの位置精度誤差を組立調整によってなくし、加工精度を格別に高くすることなく過負荷保護機構の位置決め精度を高め、作動後の復帰位置の誤差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のトルクリミターを押出機に装着した使用例を示す全体の側面図。
【図２】（Ａ）は第１の実施の形態のトルクリミターの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図。
【図３】第１の実施の形態のトルクリミターのトルク伝達状態を示す要部の縦断面図。
【図４】第１の実施の形態のトルクリミターのプランジャとボールとの接触部分を示す要部の縦断面図。
【図５】第１の実施の形態のトルクリミターのトルク伝達の遮断状態を示す要部の縦断面図。
【図６】トルクリミター作動荷重を１００％とした時のプランジャーに外部から加わる荷重の比率と、外部から加わった荷重に対するプランジャーの移動量との関係を示すもので、（Ａ）は第１の実施の形態のトルクリミターの特性図、（Ｂ）は従来のトルクリミターの特性図。
【図７】従来のプランジャー式トルクリミターを示すもので、（Ａ）はトルク伝達状態を示す要部の縦断面図、（Ｂ）はトルク伝達の遮断状態を示す要部の縦断面図。
【図８】従来のプランジャー式トルクリミターの要部構成を示す縦断面図。
【図９】従来の自動復帰型のプランジャー式トルクリミターを示すもので、（Ａ）はトルクリミターの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線断面図。
【図１０】図９のトルクリミターのトルク伝達状態を示す要部の縦断面図。
【符号の説明】
１１入力プレート
１２出力プレート
１３過負荷保護機構
１４プランジャ受部
１５プランジャ
１６プランジャ受部装着用穴部
１７ポケット部
１８固定ねじ
２０トルク伝達リング
２１ボール（転動体）
２２圧縮ばね（付勢部材）
２４第１の傾斜面
２５第２の傾斜面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is incorporated between a motor and a driven device and prevents damage to a machine (mainly a reducer, a driven shaft) when an overload occurs on the driven side. It relates to torque limiter.
[0002]
[Prior art]
In general, when an overload occurs on the driven device side during transmission of power between a driving source such as a motor and the driven device, the driven device side is locked, and more than three times the motor power. Torque is generated and an accident occurs that damages the machine (mainly the reducer and the driven shaft). A torque limiter is used as a device that protects a machine from such an accident and protects the machine even if an overload occurs and minimizes the downtime of the machine. This torque limiter is incorporated between a drive source such as a motor and a driven device, and is mainly used by being attached to an input shaft or an output shaft of a reduction gear. When an overload occurs, the torque limiter operates with the set torque, and the connection between the drive source and the driven device is disconnected and idles. This operation has a small time lag and operates quickly as soon as the load reaches the set torque, thus ensuring protection of the machine.
[0003]
Further, as a torque limiter of this type, a ball mechanism in which power from the drive source side is transmitted from the input side hub to the output side drive plate through a ball is conventionally known. Here, a hole for receiving a plurality of balls is formed in the flange portion of the hub on the input side. Further, a conical seat pocket for receiving a ball is formed in the drive plate on the output side. When torque is transmitted, the ball is pressurized by a spring and held in a state of being inserted into the pocket of the drive plate, so that power is transmitted. Also, if an overload occurs on the driven device side during operation, the driven device side is locked and rotation of the drive plate on the output side is stopped. It is designed to shut off.
[0004]
There is a plunger type torque limiter as another torque limiter. As shown in FIGS. 7A and 7B, this plunger type torque limiter is connected to the input plate a connected to the output shaft on the drive source side, and to the input shaft a of the driven device. On the other hand, an output plate b is provided which is connected to be rotatable in the direction around the axis in a state of being opposed to each other. Furthermore, between the opposed surfaces of the input plate a and the output plate b, plunger mechanisms c as planetary overload protection mechanisms are arranged at a plurality of locations along the circumferential direction of both plates. In this plunger mechanism c, a pocket portion d which is a conical recess is formed on the surface of the input plate a facing the output plate b.
[0005]
The output plate b is provided with a plunger e for intermittently operating the torque transmission state. A conical part e1 is formed at the tip of the plunger e so as to be removably inserted into the pocket part d. Further, a ring-shaped torque transmission ring f is disposed around the plunger e, and a plurality of balls g are spread on the torque transmission ring f.
[0006]
The output plate b is provided with a compression spring (biasing member) h that urges the conical portion e1 of the plunger e in the direction of inserting into the pocket portion d via the ball g. Further, a substantially conical ball receiving surface e2 is formed on the outer peripheral surface of the plunger e as shown in FIG.
[0007]
When torque is transmitted from the drive source side to the driven device side, the ball g is moved between the ball receiving surface e2 of the plunger e and the torque transmission ring f by the spring force of the compression spring h as shown in FIG. Hold in contact. At this time, the conical portion e1 at the tip of the plunger e is held in a state of being inserted into the pocket portion d of the input plate a, so that power is output from the input plate a through the plunger e and the torque transmission ring f to the output plate b. To be communicated to. Further, when an overload occurs on the driven device side during operation, as shown in FIG. 7B, the conical portion e1 at the tip of the plunger e slides along the pocket portion d of the conical seat of the input plate a while moving in the axial direction. To move out of the pocket portion d to cut off the power. At this time, the ball g moves over the ball receiving surface e2 and moves to a position where it comes into contact with the peripheral wall surface of the plunger e, so that the movement of the plunger e is released.
[0008]
FIGS. 9A, 9B and 10 show a conventional automatic return type plunger torque limiter. Here, as shown in FIG. 10, there is provided a compression spring i for directly urging the conical part e1 at the tip of the plunger e in the direction of inserting into the pocket part d of the input plate a.
[0009]
When torque is transmitted from the drive source side to the driven device side, as shown in FIG. 10, the plunger e is pressed in the direction of the input plate a by the spring force of the compression spring i, and the conical portion e1 at the tip of the plunger e is input. The power is transmitted from the input plate a to the output plate b via the plunger e by being held in the pocket portion d of the plate a. Further, when an overload occurs on the driven device side during operation, the conical portion e1 at the tip of the plunger e moves in the axial direction while sliding on the pocket portion d of the conical seat of the input plate a, and the pocket of the input plate a It jumps out from the part d and cuts off the power.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional torque limiter with the built-in ball mechanism, a plurality of balls formed on the flange portion of the hub on the input side can reduce the error in the return position after the operation and the movement in the rotational direction until the operation. It is necessary to reduce the clearance between the insertion hole and the ball. Furthermore, the positional accuracy of the ball insertion hole of the hub into which the ball enters and the conical seat of the drive plate is important. Since these accuracies are determined by the accuracy of the processing machine at the time of manufacturing the hub and drive plate, precision machining, polishing after heat treatment, and a strict management system for parts are required. For this reason, it is difficult to manufacture the hub and the drive plate, and there is a problem that the cost is increased.
[0011]
Further, in the conventional plunger type torque limiter shown in FIGS. 7 (A), 7 (B) and 8, when an overload is generated on the driven device side and the torque limiter is activated, it is shown in FIG. 7 (B). Thus, the plunger g jumps out of the pocket portion d of the conical seat of the input plate a and the power is cut off, and the ball g moves over the ball receiving surface e2 of the plunger e to a position where it comes into contact with the peripheral wall surface of the plunger e. By doing so, the movement of the plunger e is released. In this state, since the spring force of the compression spring h does not act on the plunger e at all, a troublesome work for returning the plunger e to the torque transmission position shown in FIG. There is.
[0012]
Further, in the conventional automatic return type plunger type torque limiter shown in FIGS. 9 (A), 9 (B) and FIG. 10, the spring force of the compression spring i always acts on the plunger e, and the plunger e is connected to the input plate a. It is pressed in the direction. Therefore, in this case, when the torque limiter is activated and the plunger e jumps out of the pocket portion d of the conical seat of the input plate a and the power is cut off, the plunger e again returns to the pocket portion d of the conical seat of the input plate a. The plunger e is automatically inserted into the conical seat pocket portion d of the input plate a when it is rotated to the position.
[0013]
However, in this case, when the plunger e jumps out of the pocket portion d of the conical seat of the input plate a and the power is cut off, the conical portion e1 at the tip of the plunger e moves the surface (rolling surface) of the input plate a. Since it rotates while sliding, the frictional resistance at that time increases. Therefore, in this case, since the idling torque after the operation becomes high, wear of the sliding portion between the conical portion e1 at the tip of the plunger e and the surface (rolling surface) of the input plate a occurs, and the durability of the entire torque limiter is increased. There is a problem that the performance decreases.
[0014]
Further, in this conventional automatic return type plunger type torque limiter, the torque limiter operates, and when the plunger e jumps out from the pocket portion d of the conical seat of the input plate a, the plunger e resists the spring force of the compression spring i. Then, it moves in the axial direction along the conical seat of the pocket portion d of the input plate a. The movement of the plunger e at this time is such that when a load of 55% of the maximum load acting on the plunger e is applied when the power is cut off, the plunger e starts to move, and immediately before the plunger e jumps out of the pocket portion d. The acting load becomes maximum (see FIG. 6B). Therefore, in the conventional automatic return type plunger type torque limiter, since the moving distance of the plunger e from the start of the movement of the plunger e to the maximum load acting on the ranger e is relatively long, There is a problem that torsion becomes large and torsional rigidity is relatively small. As a result, there is a time lag until the torque limiter is activated when an overload occurs on the driven device side during operation of a drive source such as a motor, and there is a problem in improving the durability of the entire machine. .
[0015]
The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and its purpose is to reduce the torque during idling after the operation, to prevent the overall durability from being lowered, and to the inside in the rotational direction until the operation. An object of the present invention is to provide a torque limiter capable of reducing torsion and increasing torsional rigidity.
[0016]
Another object of the present invention is to provide a torque limiter that can increase the positioning accuracy of the overload protection mechanism without significantly increasing the machining accuracy and reduce the error of the return position after operation. .
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, the input plate connected to the output shaft on the drive source side and the input shaft of the driven device are connected to the input shaft of the driven device and are spaced apart from the input plate so as to rotate around the axis. A freely connected output plate, and a plurality of planetary arrangements between the opposing surfaces of the input plate and the output plate along the circumferential direction of the two plates, from the drive source side to the driven device side In a torque limiter comprising a plurality of overload protection mechanisms that block torque transmission from the drive source side to the driven device side when an overload occurs on the driven device side during torque transmission to The overload protection mechanism is disposed on the input plate, a plunger receiving portion having a recessed pocket portion formed on a surface facing the output plate, and disposed on the output plate, the pocket portion A plunger that is removably inserted into the ring, a ring-shaped torque transmission ring disposed around the plunger, a plurality of rolling elements spread on the outer peripheral surface of the plunger, and the output plate. A biasing member that biases the plunger in a direction of inserting the plunger into the pocket portion via the rolling element, and is capable of transmitting torque from the plunger to the torque transmission ring side on the outer peripheral surface of the plunger. A first inclined surface that contacts the rolling element at a transmission position; and when an overload occurs on the driven device side during torque transmission from the driving source side to the driven device side, the plunger is moved to the pocket Torque that interrupts the torque transmission between the plunger and the torque transmission ring by the pressing force acting on the plunger in the direction of pulling out from the part. It provided a second inclined surface for moving the click transmission interrupted position directionThe second inclined surface can generate a pressing force that presses the plunger in a direction in which the plunger is inserted into the pocket portion when an urging force from the urging member is transmitted to the plunger through the rolling element. Is set to a proper angleThis is a torque limiter characterized by that.
  In the first aspect of the present invention, when the torque is transmitted from the drive source side to the driven device side, the rolling element is held at the torque transmission position in contact with the first inclined surface of the outer peripheral surface of the plunger. In this state, the urging force from the urging member acts on the plunger via the rolling element, and the plunger is held in a state of being inserted into the pocket portion, so that the power from the input plate side is supplied to the plunger receiving portion, the plunger, The torque is transmitted to the output plate through the torque transmission ring. In addition, when torque is transmitted from the drive source side to the driven device side, an overload occurs on the driven device side, and if the driven device side is locked and rotation on the output plate side is stopped, the plunger receives the plunger. The force which tries to detach from the pocket part of the part works. At this time, simultaneously with the movement of the plunger in the axial direction, the rolling element starts to ride on the slope in the direction of the second slope with the first slope. Here, since the second inclined surface is an inclined surface having a gentler inclination angle than the first inclined surface, the urging force from the urging member acts on the plunger via the rolling element. The load is extremely small as compared with the case where the rolling element is in contact with the first inclined surface. As a result, the peak torque is just before the rolling element rides on the second inclined surface, and the amount of displacement of the rolling element up to the peak torque is reduced, so that the torque transmission is interrupted after an overload occurs on the driven device side. The twist of the input / output plate is reduced. Further, the idling torque after the operation is set to be 10% or less of the operation torque.Further, in a state where the rolling element rides on the second inclined surface, the angle of the second inclined surface is set to an angle at which the urging force from the urging member can be transmitted to the plunger through the rolling element. A pressing force is generated from the moving body to the second inclined surface of the plunger in the direction in which the plunger is inserted into the pocket portion, and the plunger is automatically inserted into the pocket portion of the input plate. is there.
[0018]
The invention according to claim 2 is the torque limiter according to claim 1, wherein the rolling element is a ball or a segment.
[0019]
In the invention of claim 2, the urging force from the urging member is transmitted to the plunger via either the ball or the segment circumferentially spread on the outer peripheral surface of the plunger, and the plunger is inserted into the pocket portion. It is intended to be urged in the direction to do.
[0021]
  Claim3In the invention, the input plate is configured such that a fitting dimension of the plunger receiving part in any one of the holes for mounting the plunger receiving parts of the plurality of overload protection mechanisms is set to a press-fitting dimension. 2. The torque limiter according to claim 1, wherein all of the holes are set to have a clearance fit, and the plunger receiver is fixed to the input plate with screws.
  And this claim3In the invention, the plunger receiving portion is press-fitted only into any one of the plurality of holes for mounting the plunger receiving portions in the input plate, and the other hole portions are all fitted with clearance fit. By mounting the plunger, the plunger is sequentially inserted into the pocket portion of the plunger receiving portion of the other hole with the press-fitted plunger receiving portion as a reference, and is fixed to the input plate by screwing in a state where the position is adjusted by applying preload. As a result, even if there is a position error due to processing, heat treatment, etc., the fixed position of the plunger receiving part is corrected following the position of the plunger, and the position accuracy error with the multiple plungers of the output plate is eliminated by assembly adjustment, and it operates The accuracy of the subsequent return position is set to | 20 seconds | or less, and after the operation, it automatically returns to the position before the operation after one rotation.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example in which the torque limiter 1 according to the present embodiment is mounted on, for example, a plastic extruder 2. Here, a speed reducer (driven device) 4 is connected to the drive shaft of the screw portion 3 of the extruder 2. A torque limiter 1 is attached to the input shaft of the speed reducer 4.
[0023]
Further, a pulley 5 is incorporated on the input side of the torque limiter 1. A driving force of a motor (drive source side) 7 is transmitted to the pulley 5 via a belt 6. Note that power transmission to the input side of the torque limiter 1 can incorporate not only the pulley 5 but also any power transmission component such as a coupling.
[0024]
2A and 2B show the configuration of the torque limiter 1 according to the present embodiment. The torque limiter 1 is connected to a disk-like input plate 11 connected to the output shaft of the motor 7 on the drive source side, and to the input shaft of the speed reducer 4 that is a driven device, and is spaced apart from the input plate 11. A disc-shaped output plate 12 is provided that is connected to be rotatable in the direction around the axis in the disposed state. Further, as shown in FIG. 2A, a plurality of overload protection mechanisms 13 are provided between the opposing surfaces of the input plate 11 and the output plate 12 along the circumferential direction of the plates 11 and 12 in this embodiment. And arranged in a plurality of places (three places) in a planetary shape.
[0025]
Each overload protection mechanism 13 is provided with a plunger receiving portion 14 provided on the input plate 11 and a shaft-like plunger 15 provided on the output plate 12 as shown in FIG. . Here, three holes 16 for mounting the plunger receiving portions are formed in the input plate 11 on the side facing the output plate 12. The fitting dimension of the plunger receiving part 14 in any one of these three holes 16 for mounting the plunger receiving part is set to the press-fit dimension, and the other hole parts 16 are all set to the gap fitting dimension. Yes. Furthermore, each plunger receiving portion 14 is formed with a concave conical seat pocket portion 17 into which the plunger 15 is removably inserted on the side facing the output plate 12.
[0026]
Further, the plunger receiving portion 14 is press-fitted only into any one of the three plunger receiving portion mounting holes 16 and the other hole portions 16 are all fitted in a clearance fit state. Is installed. Further, each plunger receiving portion 14 is formed with a screw hole 14a in the axial center portion. A fixing screw 18 inserted into the screw insertion hole 11 a of the input plate 11 is screwed into the screw hole 14 a of each plunger receiving portion 14 and is fixed by screwing. At this time, with the press-fitted plunger receiving portion 14 as a reference, the conical portion 15a of the plunger 15 is sequentially inserted into the pocket portion 17 of the plunger receiving portion 14 of the other hole portion 16, and the position is adjusted by applying preload, By fixing the input plate 11 with screws, the fixed position of the plunger receiving portion 14 is corrected in accordance with the position of the plunger 15 even if there is a position error due to processing or heat treatment. The positional accuracy error can be eliminated by assembly adjustment.
[0027]
Further, three plunger mounting holes 19 are formed in the output plate 12. Each plunger mounting hole 19 is formed with a small-diameter bearing portion 19a having an opening area smaller than that of the other portion at the edge portion on the side facing the input plate 11. A ring-shaped torque transmission ring 20 disposed around the plunger 15 is mounted on the bearing portion 19a.
[0028]
In addition, a plurality of balls (rolling elements) 21 are spread on the outer peripheral surface of the plunger 15 on the torque transmission ring 20 in a circumferential shape. The rolling elements may be segments instead of the plurality of balls 21.
[0029]
Further, each plunger mounting hole 19 of the output plate 12 is provided with a compression spring (biasing member) 22 that biases the plunger 15 in the direction of inserting the plunger 15 into the pocket portion 17 via the ball 21. The compression spring 22 may be a disc spring or a compression coil spring. A ring-shaped cone 23 is disposed between the compression spring 22 and the ball 21. As shown in FIG. 4, a conical recess 23 a is formed on the contact surface of the cone 23 with the ball 21. The inclination angle θ1 of the inclined surface 23b of the recessed portion 23a is set to, for example, about 25 ° with respect to a plane orthogonal to the axial direction of the plunger 15.
[0030]
Further, a conical portion 15 a that is removably inserted into the pocket portion 17 is formed at the tip of the plunger 15. The inclination angle α of the conical portion 15a is set to about 45 °, for example. Further, two inclined surfaces 24 and 25 are formed on the outer peripheral surface of the plunger 15 on the contact surface with the ball 21. Here, a first inclined surface 24 is provided on the base end side (upper side in FIG. 4) of the ball contact surface of the plunger 15, and a second inclined surface 25 is provided on the distal end side (lower side in FIG. 4). Has been placed. The inclination angle θ2 of the first inclined surface 24 is, for example, about 45 ° with respect to the axial direction of the plunger 15, and the inclination angle θ3 of the second inclined surface 25 is, for example, about 20 ° with respect to the axial direction of the plunger 15. Each is set.
[0031]
As shown in FIG. 3, the ball 21 is held in a torque transmission position where torque can be transmitted from the plunger 15 to the torque transmission ring 20 side in a state where the ball 21 is in contact with the first inclined surface 24 of the plunger 15. ing. Further, when an overload occurs on the driven device side during torque transmission from the driving source side to the driven device side, the plunger 15 is pivoted by the pressing force acting on the plunger 15 in the direction in which the plunger 15 is pulled out from the pocket portion 17. At the same time as the movement of the direction starts, the ball 21 starts to ride on the inclined surface in the direction of the second inclined surface 25 on the first inclined surface 24. In a state where the conical portion 15a of the plunger 15 has jumped out of the pocket portion 17, the direction in which the ball 21 contacts the second inclined surface 25 of the plunger 15, that is, the plunger 15 and the torque transmission ring 20 as shown in FIG. It is moved in the direction of a torque transmission cutoff position that cuts off torque transmission between the two.
[0032]
Next, the operation of the above configuration will be described. During use of the torque limiter 1 of the present embodiment, when the torque is transmitted from the drive source side to the driven device side, the balls 21 of the three overload protection mechanisms 13 are connected to the first outer peripheral surface of the plunger 15 as shown in FIG. It is held at the torque transmission position in contact with the inclined surface 24. In this state, the spring force from the compression spring 22 acts on the plunger 15 via the ball 21, and the plunger 15 is held in a state of being inserted into the pocket portion 17. As a result, the power from the input plate 11 side is transmitted to the output plate 12 side via the plunger receiver 14, the plunger 15, and the torque transmission ring 20 in this order.
[0033]
Further, when torque is transmitted from the drive source side to the driven device side, an overload occurs on the driven device side, and the driven device side is locked and rotation on the output plate 12 side is stopped. The force which tries to detach | leave from the pocket part 17 of the plunger receiving part 14 acts. At this time, as soon as the plunger 15 starts to move in the axial direction, the ball 21 starts to ride on the inclined surface of the first inclined surface 24 in the direction of the second inclined surface 25. Here, since the second inclined surface 25 is an inclined surface having a gentle inclination angle as compared with the first inclined surface 24, the shaft on which the spring force from the compression spring 22 acts on the plunger 15 via the ball 21. The load of the directional component is extremely smaller than when the ball 21 is in contact with the first inclined surface 24. Thereby, the peak torque immediately before the ball 21 rides on the second inclined surface 25 is the peak torque, and the displacement amount of the ball 21 up to the peak torque is reduced. Therefore, the torsion of the input / output plates 12 and 12 is reduced until the torque transmission is interrupted after an overload occurs on the driven device side.
[0034]
Then, the conical portion 15a at the tip of the plunger 15 moves in the axial direction while sliding on the pocket portion 17 of the plunger receiving portion 14 of the input plate 11 and jumps out of the pocket portion 17 as shown in FIG. Is done. At this time, a limit switch (not shown) is operated in conjunction with the movement of the plunger 15 in the axial direction, and the operation of the motor 7 on the drive source side is stopped.
[0035]
After the torque limiter 1 is actuated, the spring force from the compression spring 22 acts on the second inclined surface 25 of the plunger 15 via the ball 21. Therefore, the operation of the motor 7 on the drive source side is started again, and when the conical portion 15a at the tip of the plunger 15 reaches the position of the pocket portion 17 of the plunger receiving portion 14 of the input plate 11, the conical portion at the tip of the plunger 15 is reached. 15a automatically returns to the state where it is inserted into the pocket portion 17 of the plunger receiving portion 14 of the input plate 11.
[0036]
Therefore, the configuration described above has the following effects. That is, in the torque limiter 1 of the present embodiment, the first inclined surface 24 that comes into contact with the ball 21 at the torque transmission position capable of transmitting torque from the plunger 15 to the torque transmission ring 20 side on the outer peripheral surface of the plunger 15, and the drive source When an overload occurs on the driven device side during torque transmission from the side to the driven device side, the ball 21 is transmitted to the plunger 15 by torque by the pressing force acting on the plunger 15 in the direction in which the plunger 15 is pulled out from the pocket portion 17. A second inclined surface 25 that moves in the direction of the torque transmission cutoff position that interrupts torque transmission with the ring 20 is provided. As shown in FIG. 3, in a state where the ball 21 is held in contact with the first inclined surface 24 of the plunger 15, the spring force from the compression spring 22 acts on the plunger 15 via the ball 21, The plunger 15 is held in a state of being inserted into the pocket portion 17. In this state, the torque is held at the torque transmission position where torque can be transmitted from the plunger 15 to the torque transmission ring 20 side, and the power from the input plate 11 side is sequentially output via the plunger receiving portion 14, the plunger 15, and the torque transmission ring 20. It can be transmitted to the plate 12 side.
[0037]
When an overload occurs on the driven device side during torque transmission from the drive source side to the driven device side, the plunger 15 moves in the axial direction, and the ball 21 moves from the first inclined surface 24 of the plunger 15. The vehicle rides up to the position of the second inclined surface 25, and the power from the input plate 11 to the output plate 12 is cut off. At this time, the inclination angle θ3 of the second inclined surface 25 is a gentle slope (θ3 <θ2) as compared to the inclination angle θ2 of the first inclined surface 24, and therefore, the compression spring 22 through the cone 23 is used. Of the spring load Fs applied to the plunger 15 side, the axial component load Ft applied to the plunger 15 is in a state in which the ball 21 is in contact with the second inclined surface 25 as compared to the state in which the ball 21 is in contact with the first inclined surface 24. It becomes about 1/10. Therefore, when the load Ft1 of the axial component in the state of FIG. 3 in which the ball 21 is in contact with the first inclined surface 24 is 10 and the spring load Fs1 is 30, the ball 21 has run on the second inclined surface 25. In the state of FIG. 5, the axial component load Ft2 is 3, and the spring load Fs2 is 33.
[0038]
Therefore, when an overload occurs on the driven device side, a force is exerted on the plunger 15 to detach from the pocket portion 17 of the conical seat of the plunger receiving portion 14, and at the same time the plunger 15 starts to move in the axial direction. As shown in FIG. 6 (A), the load 21 starts the operation of starting the first inclined surface 24 on the inclined surface in the direction of the second inclined surface 25. The load is 90% or more of the peak torque (operating torque). Will be added. As a result, the peak torque immediately before the ball 21 rides on the second inclined surface 25 is the peak torque, and the displacement amount of the axial component load Ft when the ball 21 moves to the peak torque position is about 5%. The twist of the input / output plates 12 and 12 is reduced. As a result, it is possible to increase the torsional rigidity by reducing the internal torsion in the rotational direction until the operation of the torque limiter 1, so that an overload occurs on the driven device side during the operation of the drive source such as the motor 7. In this case, the time lag until the torque limiter 1 operates can be effectively reduced, and the durability of the entire machine can be improved.
[0039]
6A and 6B, the horizontal axis represents the load applied to the plunger 15 from the outside when the operating load of the torque limiter 1 is 100%. The vertical axis represents the movement of the plunger 15 with respect to the load applied from the outside. In the torque limiter 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the plunger 15 does not start moving until the operating load is applied. On the other hand, in the conventional automatic return type plunger type torque limiter (see FIGS. 9A, 9B, and 10), when a load of 55% is applied as shown in FIG. Start to move. Here, the place where the torque limiter 1 is actuated is when the tip end radial load Fpr of the plunger 15 becomes maximum. The position of the maximum value of Fpr is different between the torque limiter 1 of the present embodiment and the conventional torque limiter. That is, in the torque limiter 1 of the present embodiment, the maximum is obtained when the plunger 15 moves 0.3 mm, and then the value is reduced. In the conventional torque limiter, the maximum is achieved at 3 mm where the plunger moves most. Note that the spring constant, which is the most important element of rigidity, is the same for the torque limiter 1 of the present embodiment and the conventional torque limiter. As a result, the torque limiter 1 of the present embodiment has a load Fpr at the time of starting the plunger of 466 Kg, which is 99% of the maximum, whereas the conventional torque limiter is 137 Kg, which is 55% of the maximum. From this, it can be seen that the torque limiter 1 of the present embodiment is excellent in rigidity. This difference is the difference in performance of the torque limiter.
[0040]
Further, since the idling torque after the operation is 10% or less of the operation torque, the torque at the idling after the operation is changed to a conventional automatic return type plunger type torque limiter (FIGS. 9A, 9B, 10). Smaller than the reference). Therefore, the wear of the sliding portion between the conical portion 15a at the tip of the plunger 15 and the surface (rolling surface) of the input plate 11 can be reduced, and the durability of the entire torque limiter 1 can be prevented from being lowered. . Furthermore, there is no need to use a heat-treated material such as a quenching treatment for the material of the sliding portion between the conical portion 15a at the tip of the plunger 15 and the surface (rolling surface) of the input plate 11, and a lightweight aluminum material or the like. Can also be used, which is advantageous in terms of cost.
[0041]
In this embodiment, the fitting dimension of the plunger receiving part 14 in any one of the three plunger receiving part mounting holes 16 of the input plate 11 is set to the press-fitting dimension, and the other hole parts 16 are , All the gap fitting dimensions are set, and the plunger receiving portion 14 is press-fitted only into any one of the three plunger receiving portion mounting hole portions 16, and the other hole portions 16 are all spaced apart. The fixing screw 18 is fixed to the screw hole 14a of each plunger receiving part 14 by screwing in a state where the plunger receiving part 14 is mounted in the fitted state. At this time, with the press-fitted plunger receiving portion 14 as a reference, the conical portion 15a of the plunger 15 is sequentially inserted into the pocket portion 17 of the plunger receiving portion 14 of the other hole portion 16, and the position is adjusted by applying preload, By fixing the input plate 11 with screws, the fixed position of the plunger receiving portion 14 is corrected in accordance with the position of the plunger 15 even if there is a position error due to processing or heat treatment. The positional accuracy error can be eliminated by assembly adjustment. As a result, it is possible to set the return position accuracy after operation to | 20 seconds | or less, and therefore, after the operation, it is possible to automatically return to the position before the operation after one rotation (360 ° rotation).
[0042]
In the present embodiment, the mounting positions of the three overload protection mechanisms 13 are slightly shifted in the radial direction as shown in FIG. 2 (A), so that after the operation, the rotation before the operation is performed after one rotation (360 ° rotation). Although the configuration to automatically return to the position has been shown, by arranging the mounting positions of the three overload protection mechanisms 13 on a concentric circle, after the operation, the position before the operation is automatically set after 1/3 rotation (120 ° rotation). You may make it the structure returned.
[0043]
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0044]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, the torque transmission phosphorus is applied from the plunger to the outer peripheral surface of the plunger.SideThe first inclined surface that contacts the rolling element at the torque transmission position where torque transmission is possible, and the plunger when the overload occurs on the driven device side during torque transmission from the drive source side to the driven device side. The second inclined surface that moves the rolling element in the direction of the torque transmission blocking position that blocks the torque transmission between the plunger and the torque transmission ring by the pressing force acting on the plunger in the direction of pulling out from the pocket portion is provided. The torque during the subsequent idling can be reduced, the overall durability can be prevented from being lowered, and the torsional rigidity can be increased by reducing the internal torsion in the rotational direction until the operation.Further, the angle of the second inclined surface is set to an angle at which the urging force from the urging member can be transmitted to the plunger through the rolling element in a state where the rolling element rides on the second inclined surface. Thus, a pressing force that presses the plunger in the direction of inserting the plunger into the pocket portion is generated on the second inclined surface of the plunger, so that the plunger is automatically inserted into the pocket portion of the input plate.
[0045]
According to the invention of claim 2, the urging force from the urging member is transmitted to the plunger through either the ball or the segment spread on the outer peripheral surface of the plunger, and urged in the direction in which the plunger is inserted into the pocket portion. can do.
[0047]
  Claim3According to the invention, the plunger receiving portion is press-fitted into any one of the plurality of plunger receiving portion mounting holes of the input plate, and the plunger receiving portions are mounted in the other hole portions in a clearance fit state. By doing so, the plunger is sequentially inserted into the pocket portion of the plunger receiving portion of the other hole with the press-fitted plunger receiving portion as a reference, and is fixed to the input plate by screwing in a state where the position is adjusted by applying preload. As a result, even if there is a position error due to processing, heat treatment, etc., the fixed position of the plunger receiving part is corrected following the position of the plunger, and the position accuracy error with the multiple plungers of the output plate is eliminated by assembly adjustment. It is possible to increase the positioning accuracy of the overload protection mechanism without significantly increasing the position and to reduce the error of the return position after the operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall side view showing an example of use in which a torque limiter according to a first embodiment of the present invention is mounted on an extruder.
2A is a plan view of a torque limiter according to the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a main part showing a torque transmission state of the torque limiter according to the first embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part showing a contact portion between a plunger and a ball of the torque limiter according to the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of a main part showing a torque transmission cutoff state of the torque limiter according to the first embodiment;
FIG. 6 shows the relationship between the ratio of the load applied to the plunger from the outside when the torque limiter operating load is 100% and the amount of movement of the plunger with respect to the load applied from the outside. The characteristic diagram of the torque limiter of 1 embodiment, (B) is the characteristic figure of the conventional torque limiter.
7A and 7B show a conventional plunger type torque limiter, in which FIG. 7A is a longitudinal cross-sectional view of a main part showing a torque transmission state, and FIG. 7B is a vertical cross-sectional view of a main part showing a cutoff state of torque transmission.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of a conventional plunger type torque limiter.
9A and 9B show a conventional automatic return type plunger type torque limiter, in which FIG. 9A is a plan view of the torque limiter, and FIG. 9B is a sectional view taken along line IXB-IXB in FIG.
10 is a longitudinal sectional view of a main part showing a torque transmission state of the torque limiter of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
11 Input plate
12 Output plate
13 Overload protection mechanism
14 Plunger receiving part
15 Plunger
16 Plunger receiving part mounting hole
17 Pocket
18 Fixing screw
20 Torque transmission ring
21 balls (rolling elements)
22 Compression spring (biasing member)
24 First inclined surface
25 Second inclined surface

Claims

An input plate connected to the output shaft on the drive source side;
An output plate connected to the input shaft of the driven device and connected to the input plate so as to be spaced apart from the input plate, and to be rotatable around the shaft;
Between the opposing surfaces of the input plate and the output plate, the driven devices are arranged in a planetary shape at a plurality of locations along the circumferential direction of the two plates, and the driven device is at the time of torque transmission from the driving source side to the driven device side. A torque limiter comprising: a plurality of overload protection mechanisms that block torque transmission from the drive source side to the driven device side when an overload occurs on the side;
The overload protection mechanism is
A plunger receiving portion disposed on the input plate and having a recessed pocket formed on a surface facing the output plate;
A plunger disposed on the output plate and removably inserted into the pocket portion;
A ring-shaped torque transmission ring disposed around the plunger;
A plurality of rolling elements spread on the outer peripheral surface of the plunger;
A biasing member disposed on the output plate and biasing in the direction of inserting the plunger into the pocket portion via the rolling element;
A first inclined surface that contacts the rolling element at a torque transmission position capable of transmitting torque from the plunger to the torque transmission ring side on the outer peripheral surface of the plunger;
When the torque is transmitted from the drive source side to the driven device side, when the overload is generated on the driven device side, the rolling element is applied by a pressing force acting on the plunger in a direction in which the plunger is pulled out from the pocket portion. And a second inclined surface that moves in the direction of the torque transmission cutoff position that interrupts torque transmission between the plunger and the torque transmission ring ,
The second inclined surface can generate a pressing force that presses the plunger in a direction in which the plunger is inserted into the pocket portion when an urging force from the urging member is transmitted to the plunger through the rolling element. Torque limiter characterized by being set to an angle .

The torque limiter according to claim 1, wherein the rolling element is a ball or a segment.

In the input plate, the fitting dimension of the plunger receiving part in any one of the holes for mounting the plunger receiving parts of the plurality of overload protection mechanisms is set to the press-fitting dimension, and the other holes are 2. The torque limiter according to claim 1 , wherein all of the clearance fitting dimensions are set, and the plunger receiving portion is fixed to the input plate by screws .