JPH03112358A - 磁気クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えばテープや紙なとのメディアやワイヤな
どの巻取りや巻出し動作時に巻取り、巻出し部材と駆動
源との間に用いられる磁気クラッチに関するものである
。

従来の技術 一般に、テープや紙などのメディアやワイヤなどの巻取
りや巻出し動作時には張力を負荷しながら動作させるが
、巻径の大小によって張力が変化し、特に高張力時にお
けるメディアやワイヤの破断や駆動源への異状負荷を回
避するために、駆動源と巻取り、巻出し部材との間に磁
気クラッチを設けることが多い。

以下図面を参照しながら、上述した従来の磁気クラッチ
の一例について説明する。第６図、第７図は従来の磁気
クラッチを示すものである。第６図において、２１は回
転軸、２３はヒステリシス性部材、２２はこの部材２３
を保持し回転軸２１に固定するための従動側ハウジング
、２４は磁性体部材で、２５はこの部材２４を保持する
ための原動側ハウジング、２６は原動側ハウジング２５
と回転軸２１との回転動作を分離するためのベアリング
、２８はヒステリシス部材２３と磁性体部材２４との間
隙を保つためのスペーサである。

今、原動側ハウジング２５に一体化されたブーす２７に
駆動源（図示せず）から回転力が伝達されると、原動側
ハウシング２５と従動側ハウシング２２間にＴ。なる伝
達トルクが作用する。伝達トルクＴ。は、ヒステリシス
部材２３及び磁性部材２４の各々の材質・体積や両者の
間の間隙量によって決定され、第７図に示すように相対
回転速度には無関係で一定であるという特性をもってい
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、伝達トルクは常に
一定のため、例えば第２図に示すような巻取り動作を行
った場合、第４図の破線で示すように巻始めにおいては
巻径が小さいため巻取り張力が大きく、巻終わりにおい
ては巻径が大きいため巻取り張力が小さくなる。このよ
うな状態でテープや紙などのメディアやワイヤなどを巻
取ると、巻始めの部分においては巻締まり現象で巻取り
対象物に非常に大きな圧縮力が作用し損傷を与えるし、
巻終りの部分においてはスターリング現象で巻きムラが
発生する。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、メディ
アやワイヤなどの巻取り又は巻出し動作において、巻始
めから巻終りまでほぼ一定の張力を得ることができる構
造簡単な磁気クラッチを提供することを目的としたもの
である。

課題を解決するための手段 上記目的は、ヒステリシス部材又は磁性体部材の何れか
の部材に、粘性抵抗による滑り摩擦により回転軸の回転
動作を規制する手段を設けたことにより解決される。

作　　　用 ヒステリシス部材と磁性体部材間で伝達される伝達トル
クをＴ。とじ、この時の回転軸の回転数をｎ、粘性抵抗
をμとすると、粘性抵抗μによる滑り摩擦により回転軸
の回転動作が規制されるため、この時の伝達トルクＴは
、 Ｔ＝Ｔｏ−μｎ で示され、回転軸の回転数に比例して伝達トルクＴが減
少し、メディアやワイヤの巻取りや巻出しに負荷される
張力はリールの最大径、最小径の間において第４図の実
線のようにあまり変化のない状態になる。

実施例 以下、本発明の第１の実施例における磁気クラッチにつ
いて、第１図〜第４図を参照しながら説明する。

第１図は同磁気クラッチの要部断面図である。

第１図において、１は回転軸、３はヒステリシス性部材
、２はこのヒステリシス性部材３を保持し、回転軸１と
同期して回転する従動側回転体、４は磁性体部材、５は
この磁性体部材４を保持し、回転軸１とは非同期に回転
する原動側回転体、８はベアリング、１０はスペーサ、
６は回転軸１に固定された回転板、７は粘性材、９は原
動側回転体５に固定されたプーリである。また、第２図
において、１２は駆動源、１１は駆動源回転軸に配置さ
れたプーリ、１３はプーリ９とプーリ１１との間に架張
されたベルト、１５は回転軸１と同期回転するリール、
１４はリール１５上に巻き取られる紙・テープ等のメデ
ィアやワイヤである。

以上のように構成された磁気クラッチについて、以下第
１図〜第４図を用いてその動作を説明する。

駆動源１２の回転力はプーリ１１、ベルト１３を介して
プーリ９に伝達される。プーリ９は原動側回転体５に固
定され、かつ、原動側回転体５はベアリング８で支持さ
れているため、原動側回転体５は駆動源１２の回転力に
よって、回転軸１の回転と非同期に回転させられる。但
し、原動側回転体５の回転数は、リール１５上の巻径が
最小のときでも、定速移送されたミゾイア又はワイヤ１
４をたるみなく巻き取ることのできる所定の回転数にな
っている。

一方、回転軸１上にスペーサ１０の厚みに相当するギャ
ップをもって対向しているヒステリシス性部材３と磁性
体部材４は、この構成でもってヒステリシスカップリン
グの機能をのっている。ヒステリシスカップリングは、
鉄や永久磁石などの強磁性体に交番磁界が加わった場合
、ヒステリシス曲線を描き、この時ヒステリシス曲線の
面積に等しいエネルギーがヒステリシス損として熱エネ
ルギーに消費され、この熱エネルギーは磁界を変化さぜ
るに必要な仕事によって与えられるヒステリシス現象を
利用したものである。本実施例の場合、ヒステリシス性
部材３としては鉄・コバルト・ニッケルからなる等方性
磁石を、また磁性体部材４としては鉄からなる湿式異方
性磁石を用いている。

ヒステリシス性部材３と磁性体部材４との間に作用する
伝達トルクＴ。は、 Ｔｏ−（Ｐ／４π）・Ｖ−Ｅｌ〕 で示され、相対回転数に関係なく一定の伝達トルクが作
用する。

（但し、Ｐ：磁石の着磁極数 Ｖ：ビステリシス性部材の体積 Ｅｈ：単位体積当りのヒステリシス損）今、リール１５
が、速度■で定速移送されているメディアやワイヤ１４
を半径ｒで巻取っているとすると、この時の回転軸１の
角速度ωは、ωｖ　／　２πｒとなる。回転板６は回転
軸１に固定されており、粘性材７の粘性係数をμとする
と、角速度ωでの巻取り時に回転板６に作用するトルク
Ｔ′は、Ｔ゛−μωで示され、従動側回転体２と回転軸
１は固定されているため、従動側回転体２ににはＴ′は
負の方向に作用する。上述のように、従動側回転体２に
は原動側回転体５から伝達トルクＴ。が作用しているの
で、リール１５に巻取られたメディア又はワイヤー４の
巻半径がｒの時、粘性材７から受ける抵抗トルクＴ゛を
考慮した場合、Ｔ＝Ｔｏ−Ｔ　’の伝達トルクが作用す
る。従って、巻半径がｒの時にメディア又はワイヤ１４
に作用する張力Ｓは、 Ｓ＝Ｔ／ｒ−（Ｔｏ−Ｔ’　）ｒ− Ｔｏ／ｒ−μｖ／２πｒ となり、粘性材７の粘性によって決まる値μを適切に選
択すれば、第４図の実線で示す曲線の如くリール巻半径
が最大径・最小径のときの張力の差が破線で示す従来の
張力の差に比べて著しく小さくなる。

また、スペーサ１０をコイル状のスプリングで形成し、
従動側回転体２の回転軸１への固定位置を変えることに
より、ヒステリシス性部材３と磁性体部材４との間の伝
達トルクＴ。の大きさを可変することができるため、第
４図における実線で示す曲線のレベルを様々に変えた曲
線が得られる。

以上のように本実施例によれば、同一回転軸１上に回転
軸１と同期に回転するヒステリシス性部材３と、非同期
に回転する磁性体部材４をある間隙をあけて設けたもの
において、ヒステリシス性部材３を保持する従動側回転
体２内に、粘性による滑り摩擦により回転軸の回転動作
を規制する手段６，７を設けることにより、紙やテープ
等のメディアやワイヤ１４等の巻取りや巻出し時にこれ
らに負荷する張力をほぼ一定にすることができるため、
巻締まりや巻きムラのない巻取りや巻出しが可能である
。また、間隙の大きさを変えることによって負荷する張
力レベルを変えた巻取りや巻出しも可能である。

以下、本発明の第２の実施例について第５図を参照しな
がら説明する。

第５図において、３１は回転軸、３２は磁性体部材、３
３はこの部材３２を保持する原動側回転体、３４はヒス
テリシス性部材、３５は鉄板、３６はヒステリシス性部
材３４と鉄板３５とを保持しベアリング３７を介して回
転軸３１上に配する従動側回転体、３８磁性流体、３９
はマグネット、４０は磁性流体３８とマグネット３９と
を保持しベアリング４１を介して回転軸３１上に配する
出力側回転体、４２は出力用プーリ、４３は入力用ブー
りである。

上記のように構成された磁気クラッチについて、以下そ
の動作を説明する。今、駆動源（図示せず）からの回転
力が入力用ブーＩＪ　４３を介して原動側回転体３３に
作用すると、第１の実施例でも説明したように磁性体部
材３２とヒステリシス性部材３４との間にＴ。の伝達ト
ルクが作用する。一方、出力用回転体４０に設けられて
いるマグネット３９は磁性流体３８の移動を規制するも
１ のである。この磁性流体３８と従動側回転体３６に設け
られた鉄板３５との間には、出力用プーリ４２の角速度
をω゛、磁性流体３８の粘性係数をμ′とすると、Ｔ”
−μ′ω゛の］・ルクが従動側回転体３６の回転を妨げ
る方向に作用する。従って、磁気クラッチ全体の伝達ト
ルクＴ゛は、Ｔ−Ｔ　−Ｔ”−Ｔｏ−μ′ω′となり、
巻半径がｒの時にメディア又はワイヤに作用する張力Ｓ
は、Ｓ’＝Ｔ’／ｒ−（Ｔｏ−Ｔ−）／ｒ＝Ｔｏ／ｒ−
μ’　Ｗ　’　／　ｒ となり、磁性流体３８の粘性によって決まる値μを適切
に選択すれば、リール巻半径が最大径・最小径のときの
張力の差が第４図の実線で示す曲線の如〈従来に比べて
著しく小さくなる。

以上のように本実施例によれば、同一回転軸３１上に回
転軸３１と同期に回転する磁性体部材３２と、非同期に
回転するヒステリシス性部材３４とをある間隙をあけて
設けたものにおいて、ヒステリシス性部材３４を保持す
る従動側回転体３６に配設され、粘性による滑り摩擦に
より従動側回転　２ 体３６の回転動作を規制する手段３８．３９を設けるこ
とにより、紙やテープ等のメディアやワイヤ等の巻取り
や巻出し時にこれらに負荷する張力をほぼ一定にするこ
とができるため、巻締まりや巻きムラのない巻取りや巻
出しが可能である。また、間隙の大きさを変えることに
よって負荷する張力レベルを変えた巻取りや巻出しも可
能である。

なお、第１の実施例及び第２の実施例で、磁性体部材を
原動側回転体に、また、ヒステリシス性部材を従動側回
転体に設けたが、ヒステリシス性部材を原動側回転体に
、磁性体部材を従動部材に設けてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、回転軸上にヒステリシス性部材
と磁性体部材とをある間隙をあけて設けたものにおいて
、ヒステリシス性部材を保持する従動側回転体に、粘性
による滑り摩擦により回転軸の回転動作を規制する手段
を設けることにより、紙やテープ等のメディアやワイヤ
等の巻取りや巻出し時にこれらに負荷する張力をほぼ一
定にすることができるため、巻締まりや巻ムラのない巻
取りや巻出しが可能である。

また、トルク伝達に伴う外部電源が不要のため、安全性
が高まると同時に電源電圧変動等の影響を受けない。

更に、正逆両回転に応用できるため、切換スイッチが必
要なくコンパクトな構成である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における磁気クラッチの
主要断面図、第２図は巻取り・巻出し動作を示した図、
第３図は同磁気クラッチの位置トルク特性図、第４図は
同磁気クラッチを用いた場合の張力と巻半径の関係図、
第５図は本発明の第２の実施例における磁気クラッチの
主要断面図、第６図は従来の磁気クラッチの主要断面図
、第７図は従来の磁気クラッチの伝達トルク特性図であ
る。 １．３１・・・・・・回転軸、２，３６・・・・・・従
動側回転体、３，３４・・・・・・ヒステリシス性部材
、４，３２磁性体部材、５，３３・・・・・・原動側回
転体、６・・・・・・回転板、７・・・・・・粘性体、
１０・・・・・・スペーサ、３８・・・・・・磁性流体
、３９マグネツト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体部材又はヒステリシス性部材を保持し、か
   つ回転軸の回転とは非同期に回転する原動側回転体と、
   ヒステリシス性部材又は磁性体部材を保持し、かつ回転
   軸の回転と同期に回転する従動側回転体とを、ある間隙
   を設けて回転軸上に配した磁気クラッチにおいて、粘性
   による滑り摩擦により前記回転軸の回転動作を規制する
   手段を前記従動側回転体に設けたことを特徴とする磁気
   クラッチ。
2. （２）磁性体部材又はヒステリシス性部材を保持し、か
   つ回転軸の回転と同期に回転する原動回転体と、ヒステ
   リシス性部材又は磁性体部材を保持し、かつ回転軸の回
   転とは非同期に回転する従動側回転体とを、ある間隙を
   設けて回転軸上に配した磁気クラッチにおいて、粘性に
   よる滑り摩擦により前記回転軸の回転動作を規制する手
   段を前記従動回転体に設けたことを特徴とする磁気クラ
   ッチ。
3. （３）回転体内に配設され、粘性抵抗による滑に摩擦に
   より回転軸の回転動作を規制する手段が、粘性材並びに
   回転軸の回転に同期に回転する部材からなることを特徴
   とする請求項１記載の磁気クラッチ。
4. （４）回転体に配設され、粘性抵抗による滑り摩擦によ
   り回転軸の回転動作を規制する手段が、磁性流体並びに
   マグネットであることを特徴とする請求項２記載の磁気
   クラッチ。（５）原動側回転体と従動側回転体との間隙
   の距離が可変であることを特徴とする請求項１または２
   記載の磁気クラッチ。