JP4396172B2 - Electromagnetic powder brake / clutch - Google Patents
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Description
本発明は、内部に封入された磁性粉体に磁束を作用させることにより入力軸の回転を抑制する電磁パウダブレーキ/クラッチに関する。 The present invention relates to an electromagnetic powder brake / clutch that suppresses rotation of an input shaft by applying a magnetic flux to magnetic powder enclosed therein.
従来より、種々の産業分野のトルク制御装置などに、コイル通電時に生じる磁束により内部の磁性粉体を結合させて、入力軸の回転を制御したり出力軸に伝達するように構成された、種々の電磁パウダブレーキや電磁パウダクラッチが用いられている(例えば、特許文献1参照)。例えば、図3に示すように、従来の電磁パウダブレーキ100は、コイル101を内蔵したヨーク102と、ヨーク102の内側に配設され入力軸103の先端部に一体的に設けられたシリンダ104と、シリンダ104内において回転不能に設けられたロータ105と、シリンダ104とロータ105との間の空隙部106に封入された鉄粉等の磁性粉体107(パウダ)とを有する。
Conventionally, various types of torque control devices in various industrial fields have been configured to couple the internal magnetic powder with magnetic flux generated when the coil is energized to control the rotation of the input shaft and transmit it to the output shaft. Electromagnetic powder brakes and electromagnetic powder clutches are used (for example, see Patent Document 1). For example, as shown in FIG. 3, a conventional
そして、ヨーク102内のコイル101に通電したときには、図3の鎖線で示すように、ヨーク102とシリンダ104との間に磁束が生じ、この磁束に沿ってシリンダ104とロータ105との間の磁性粉体107が鎖状に結合してシリンダ104に回転抵抗が作用するため、シリンダ104(入力軸103)の回転が抑制される。
ところで、シリンダ104とロータ105との間には、前記空隙部106を封止して磁性粉体107が漏れるのを防止する為のシール部材108が設けられている。そして、従来では、このシール部材は、羊毛フェルト等の布で構成されている。
When the
Incidentally, a
しかし、従来の電磁パウダブレーキにおいては、磁性粉体が封入された空隙部を封止するシール部材が、羊毛フェルト等の布で構成されているため、シール部材を所定の寸法通りに成形することが困難であった。しかし、シール部材が寸法通りに製作されていないと、シール部材により空隙部を完全に封止することができず、空隙部内の磁性粉体が外部へ漏れてしまい、ブレーキ性能が低下する。
本発明の目的は、空隙部内の磁性粉体を封止するシール部材を、容易に且つ寸法通り成形可能に構成することである。
However, in the conventional electromagnetic powder brake, since the sealing member that seals the gap in which the magnetic powder is enclosed is made of cloth such as wool felt, the sealing member is molded to a predetermined size. It was difficult. However, if the seal member is not manufactured according to the dimensions, the gap portion cannot be completely sealed by the seal member, and the magnetic powder in the gap portion leaks to the outside, so that the brake performance is deteriorated.
An object of the present invention is to configure a sealing member that seals magnetic powder in a gap so that it can be easily molded according to dimensions.
第1の発明の電磁パウダブレーキ/クラッチは、コイルを内蔵した環状のヨークと、このヨークの内側に配設され且つ入力軸の一端部に設けられてこの入力軸と一体的に回転するシリンダと、前記シリンダ内に配設されたロータと、シリンダとロータとの間の空隙部に封入された磁性粉体とを備えた電磁パウダブレーキ/クラッチにおいて、前記シリンダとロータとの間に前記空隙部を封止する為のプレート状のシール部材が装着され、前記シリンダは、前記一端部側に開放状に形成されたシリンダ本体と、このシリンダ本体の一端部に固定された環状の側板とを有し、前記側板は、径方向略中央部に傾斜して形成される環状凹部と、この環状凹部の内端部に連なり径方向内側に延びる環状平坦部と、を有し、前記シール部材は、少なくとも一部が弾性変形した状態で前記側板の上記の環状凹部及び環状平坦部と、前記ロータと、の間に軸心方向で挟持されており、前記シール部材は、耐熱アラミド繊維で構成される、ことを特徴とするものである。 An electromagnetic powder brake / clutch according to a first aspect of the present invention includes an annular yoke having a coil built therein, a cylinder disposed inside the yoke and provided at one end of the input shaft, and rotating integrally with the input shaft. In an electromagnetic powder brake / clutch comprising a rotor disposed in the cylinder and magnetic powder sealed in a gap between the cylinder and the rotor, the gap is provided between the cylinder and the rotor. A plate-like seal member is attached to seal the cylinder body, and the cylinder has a cylinder body formed open on the one end side and an annular side plate fixed to one end of the cylinder body. The side plate includes an annular recess formed to be inclined at a substantially central portion in the radial direction, and an annular flat portion that extends to the inner end of the annular recess and extends inward in the radial direction . at least Section and the above-mentioned annular recess and the annular flat portion of the side plate in an elastically deformed state, and said rotor are clamped axially between said sealing member is composed of a heat-resistant aramid fiber, it It is characterized by.
この電磁パウダブレーキ/クラッチにおいて、ヨーク内のコイルに通電するとヨークとロータとの間に磁束が発生する。このとき、入力軸に固定されたシリンダとシリンダ内のロータとの間の空隙部に封入された磁性粉体が、磁束に沿ってシリンダとロータとの間で鎖状化して結合し、シリンダに回転抵抗を生じさせるため、入力軸の回転が抑制される。
ところで、シリンダとロータとの間には、前記空隙部を封止して磁性粉体が漏れるのを防止するシール部材が設けられているが、このシール部材は、プレート状に形成されている。従って、このプレート状のシール部材は、布等の軟質の材料で構成された従来のシール部材と比較して、所定の寸法通りに成形することが容易であるため、シリンダとロータとの間の磁性粉体を確実にシールすることが可能になる。
前述のようにシール部材をプレート状とすることで、側板とロータとの間にシール部材を挟持するだけでシール部材を装着することができ、シール部材を装着する部分の構造を簡単にすることができる。
In this electromagnetic powder brake / clutch, when a coil in the yoke is energized, a magnetic flux is generated between the yoke and the rotor. At this time, the magnetic powder sealed in the gap between the cylinder fixed to the input shaft and the rotor in the cylinder is chained and coupled between the cylinder and the rotor along the magnetic flux, and is coupled to the cylinder. Since rotation resistance is generated, rotation of the input shaft is suppressed.
Incidentally, a seal member is provided between the cylinder and the rotor to seal the gap and prevent the magnetic powder from leaking. The seal member is formed in a plate shape. Therefore, this plate-like seal member is easier to be molded to a predetermined size than a conventional seal member made of a soft material such as cloth, so that the gap between the cylinder and the rotor is It becomes possible to securely seal the magnetic powder.
By making the sealing member into a plate shape as described above, the sealing member can be attached simply by sandwiching the sealing member between the side plate and the rotor, and the structure of the portion where the sealing member is attached is simplified. Can do.
また、上記のシール部材は、耐熱アラミド繊維で構成される。シール部材は、シリンダとこのシリンダ内に配設されたロータとの間に装着されるが、シリンダはロータに対して相対的に回転するため、シール部材には大きな摩擦力が作用し、その摩擦熱によりシール部材が高温となってシール部材に変形やへたりが生じる虞がある。そこで、このシール部材を耐熱アラミド繊維で構成することで、摩擦熱によりシール部材に変形やへたり等が生じるのを抑え、シール性能が低下するのを極力防止することができる。 Further, the seal member is composed of a heat-resistant aramid fibers. The seal member is mounted between the cylinder and the rotor disposed in the cylinder. However, since the cylinder rotates relative to the rotor, a large frictional force acts on the seal member, and the friction is generated. There is a possibility that the seal member becomes hot due to heat and the seal member is deformed or sag. Therefore, by configuring the seal member with a heat-resistant aramid fiber , it is possible to suppress deformation and sag in the seal member due to frictional heat, and to prevent the seal performance from being reduced as much as possible.
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、入力軸の回転を制動してそのトルクを制御可能な電磁パウダブレーキに本発明を適用した一例である。 Next, an embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an electromagnetic powder brake that can brake the rotation of an input shaft and control its torque.
図1に示すように、電磁パウダブレーキ1は、コイル2を内蔵した環状のヨーク3と、このヨーク3を図1の左右両側から挟持して保持するブラケット4,5と、ヨーク3の内側に隙間を空けて配設され且つ入力軸6の左端部に固定されたシリンダ7と、このシリンダ7内に配設されブラケット4に回転不能に固定されたロータ8と、シリンダ7とロータ8との間の空隙部9に封入された磁性粉体10と、シリンダ7とロータ8との間に設けられ前記空隙部9を封止する為のシール部材11とを備えている。この電磁パウダブレーキ1は、コイル2への通電時にコイル2から発生した磁束により、空隙部9内の磁性粉体10を鎖状に結合させてシリンダ7に回転抵抗を与え、入力軸6の回転を抑制するものである。
As shown in FIG. 1, the electromagnetic powder brake 1 includes an
ヨーク3の内部には、ヨーク3とロータ8との間に磁束を励磁させるコイル2が配設されており、このコイル2にはリード線2aを介して通電可能になっている。ヨーク3は、左右1対の略円盤形状のブラケット4,5により挟持され、ヨーク3はボルトによりブラケット4,5に連結されている。右側のブラケット5には、ベアリング12,13を介して入力軸6が回転自在に保持されている。
Inside the
環状のヨーク3及び左右のブラケットの内側に形成された空間には、シリンダ7が回転自在に配設されている。このシリンダ7は、左端開放状の磁性体(例えば、SS400)製のシリンダ本体14と、このシリンダ本体14の左端部にボルトにより固定された環状の側板15とを有する。ここで、側板15は、径方向略中央部に右方へやや凹んだ形状に形成された環状凹部15aと、この環状凹部15aの内端部に連なり径方向内側に延びる環状平坦部15bとを有する。そして、シリンダ本体14と側板15とで囲われた空間には、断面が略三角形状で且つ環状に形成された磁性体からなるロータ8が、シリンダ本体14の内面との間に所定の空隙部9を有する状態で配設されている。このロータ8は、ボス17を介して左側のブラケット4にボルトにより回転不能に固定されている。
A
ロータ8とシリンダ本体14の内面との間の空隙部9には、鉄粉等からなる磁性粉体10が充填されている。そして、コイル2に通電がなされると、図1の鎖線で示すように、ヨーク3とロータ8との間に磁束が発生する。すると、この磁束に沿ってシリンダ7とロータ8との間の空隙部9内の磁性粉体10が結合して鎖状化するため、シリンダ7に回転抵抗が作用して入力軸6の回転が抑制される。尚、シリンダ本体14の左右方向略中央部には、非磁性体からなる磁束遮断リング16が装着されており、この磁束遮断リング16により、シリンダ7内部で磁束が短絡してしまうのを防止できる。
A
ところで、ロータ8の内側部分の左端部には、径方向外側へ突出した突出部8aが形成されている。図1、図2に示すように、この突出部8aの左端面は軸心方向(図1の左右方向)に対して直角的に径方向外側へ延びるように形成されている。そして、突出部8aの左端面と側板15の環状平坦部15bの右端面との間に、環状且つプレート状に形成されたシール部材11が挟持されている。即ち、シール部材11は、薄板状の側板15によりロータ8の突出部8aの左端面に押しつけられて保持されている。ここで、電磁パウダブレーキ1の作動中には、シリンダ7がロータ8に対して回転するため、シール部材11には大きな摩擦力が作用し、その摩擦熱によりシール部材11がへたったり変形したりする虞がある。そこで、このシール部材11は、耐熱アラミド繊維(例えば、ノーメックス:デュポン社製)等の耐熱性材料で構成されている。
By the way, a protruding portion 8a protruding outward in the radial direction is formed at the left end portion of the inner portion of the
次に、電磁パウダブレーキ1の作用について説明する。
入力軸6が回転している状態でコイル2への通電が行われると、図1の鎖線で示すように、ヨーク3とロータ8との間に磁束が発生する。すると、この磁束に沿ってシリンダ7とロータ8との間の空隙部9内に装填された磁性粉体10が結合して鎖状化するため、シリンダ7に回転抵抗が作用して入力軸6の回転が抑制される。このとき、シリンダ7の側板15とロータ8の突出部8aとの間に挟持されたプレート状のシール部材11により空隙部9が封止されており、このシール部材11により磁性粉体10が漏れるのが防止されている。
Next, the operation of the electromagnetic powder brake 1 will be described.
When the
一方、コイル2への通電を停止すると、ヨーク3とロータ8との間の磁束が消滅するため、鎖状化していた磁性粉体10の結合状態が解除され、磁性粉体10は遠心力によりシリンダ7の内面側に移動する。すると、シリンダ7に回転抵抗が作用しなくなり、入力軸6のブレーキ状態が解除される。
On the other hand, when the energization to the
以上説明した電磁パウダブレーキ1によれば、次のような効果が得られる。
シリンダ7とロータ8との間の空隙部9を封止するシール部材11がプレート状であるため、このシール部材11は、布等の軟質の材料で構成された従来のシール部材11と比較して、所定の寸法通りに成形することが極めて容易である。また、このプレート状のシール部材11を薄板状の側板15によりロータ8の突出部8aに押しつけて、側板15と突出部8aとの間に挟持することによりシール部材11を装着できるため、側板15の形状及び構造を簡単にすることができるし、薄い側板15でシール部材11を保持できるため、電磁パウダブレーキ1を軽量化することも可能である。
さらに、シール部材11は、耐熱性材料で構成されているため、摩擦熱によりシール部材11に変形やへたり等が生じるのを抑えて、シール性能が低下してしまうのを防止できる。
According to the electromagnetic powder brake 1 described above, the following effects can be obtained.
Since the
Furthermore, since the
尚、前記実施形態では、電磁パウダブレーキに本発明を適用したが、ロータが出力軸に連結されて入力軸のトルクを出力軸に伝達可能な電磁パウダクラッチに適用することも可能である。また、シール部材としては、前記実施形態の耐熱アラミド繊維で構成されたものに限らず、プレート状に成形可能なものであれば、他の耐熱性材料でシール部材を構成してもよい。 In the above embodiment, the present invention is applied to the electromagnetic powder brake. However, the present invention can also be applied to an electromagnetic powder clutch in which the rotor is connected to the output shaft and the torque of the input shaft can be transmitted to the output shaft. Further, the seal member is not limited to the one constituted by the heat-resistant aramid fiber of the above embodiment, and the seal member may be constituted by another heat-resistant material as long as it can be formed into a plate shape.
1 電磁パウダブレーキ
2 コイル
3 ヨーク
6 入力軸
7 シリンダ
8 ロータ
9 空隙部
10 磁性粉体
11 シール部材
14 シリンダ本体
15 側板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記シリンダとロータとの間に前記空隙部を封止する為のプレート状のシール部材が装着され、
前記シリンダは、前記一端部側に開放状に形成されたシリンダ本体と、このシリンダ本体の一端部に固定された環状の側板とを有し、
前記側板は、径方向略中央部に傾斜して形成される環状凹部と、この環状凹部の内端部に連なり径方向内側に延びる環状平坦部と、を有し、
前記シール部材は、少なくとも一部が弾性変形した状態で前記側板の上記の環状凹部及び環状平坦部と、前記ロータと、の間に軸心方向で挟持されており、
前記シール部材は、耐熱アラミド繊維で構成される、
ことを特徴とする電磁パウダブレーキ/クラッチ。 An annular yoke containing a coil, a cylinder disposed inside the yoke and provided at one end of the input shaft and rotating integrally with the input shaft, a rotor disposed in the cylinder, In an electromagnetic powder brake / clutch comprising magnetic powder sealed in a gap between a cylinder and a rotor,
A plate-shaped sealing member for sealing the gap is mounted between the cylinder and the rotor,
The cylinder has a cylinder body formed open on the one end side, and an annular side plate fixed to one end of the cylinder body,
The side plate has an annular recess formed to be inclined at a substantially central portion in the radial direction, and an annular flat portion that extends inward in the radial direction and continues to the inner end of the annular recess,
The seal member and the annular recess and the annular flat portion of the side plate with at least a portion is elastically deformed, and the rotor, which is sandwiched axially between,
The sealing member is made of heat-resistant aramid fiber,
An electromagnetic powder brake / clutch.
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