JPH04127867A - 回転伝達装置 - 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、一方の回転軸から他方の回転軸に回転力を伝
達する回転伝達装置に係わり、特に、出力側の回転軸の
回転を断接またはトルク制御するための改良に関する。

「従来の技術」 一般的な機械に使用されているクラッチ装置は、回転す
る入力側の回転体を、出力側の回転体に当接させたり離
したりすることにより、これらの当接面に働く摩擦力を
制御し、入力側から出力側への動力の断接を行なう構成
となっている。

この装置によれば、クラッチ断接の際に、各回転体の当
接圧力を変化させることにより、出力側の回転トルクを
徐々に変化させ、円滑な動力の断接を行なうこともでき
る。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、上記のようなりラッチ装置では、摩擦面の状
態、例えばほこりの付着や、濡れの有無、摩擦面の温度
による摩擦係数の変化、回転体の当接面の摩耗程度など
に応じてζ各回転体間に働く摩擦力が複雑に変化するた
め、クラッチの「断」と「接」の中間状懇において回転
トルクを正確に制御することは困難だった。このような
用途は、・例えば、柔軟な物品や壊れやすい物品を取り
扱う工業用ロボット等の分野で最近開拓されつつある。

また、小形精密機械等において比較的小さなトルク制御
を行なう場合には、比較的大きな動力を制御する場合に
比して、回転体間の摩擦力が一層不安定になるため、上
記の装置ではトルク制御が一層困難になる欠点を有して
いた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、出力側のク
ラッチ断接およびトルク制御を正確かつ安定して行なう
ことができ、環境に左右されずに高精度が長期に亙って
維持できる回転伝達装置の提供を課題としている。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、一
対の回転軸にそれぞれ固定された回転体を、これら回転
体の外周の一部が対向した状態で回転可能に配置すると
ともに、各回転体を回転させた際に他方の回転体と対向
しうる対向面には、これら対向面の周方向に多数の磁極
が配列された着磁部が形成され、一方の回転体を回転す
ることにより、その着磁部と他方の回転体の着磁部の間
で働く磁力によって、他方の回転体が回転するように構
成された回転伝達装置において、各回転体の前記着磁部
の間隙内で強磁性体製のシャッタを変位させることによ
り、各着磁部の間に働く磁力を制御するクラッチ機構を
設けたことを特徴とする。

「作用」 本発明の回転伝達装置では、各回転体の着磁部間の磁力
線路に配置された強磁性体製シャッタを変位させること
により、各回転体に働く磁力を制御するため、シャッタ
の変位量に応じて、出力側の回転体の回転トルクを正確
に制御することができる。

しかも、各回転体は互いに非接触状態で配置されている
から、前記トルク制御は各回転体の表面状態や周囲の環
境条件によって影響を受けにくく、長期に互って高精度
が維持できる。

「実施例ｊ 第１図および第２ｖ！：Ｊは、本発明に係わる回・転伝
達装置の第１実施例を示す平面図および正面図である。

図中符号１は入力端の回転軸、２は回転軸Ｉに同軸に固
定された円板状の支持部、３は支持部２の外周に一定厚
さに形成された着磁部であり、支持部２と着磁部３とが
回転体４を構成している。

一方、符号５は回転軸１と平行に配置された出力側の回
転軸であり、この回転軸５には前記支持部２と同径の円
板状の支持部６が固定されるとともに、その外周には着
磁部７が形成され、これら支持部６と着磁部７が回転体
８を構成している。

着磁部３，７　は強磁性体で一体形成され、その外周面
が周方向交互にＳ極３Ａ、７Ａ　およびＮ極３Ｂ、７Ｂ
　になるように周方向に着磁されている。

各磁極３　Ａ、７　Ａ、３　Ｂ、７　Ｂ　の周方向の長
さはいずれも等しい。入力端の回転体４を回転すると、
磁極３　Ａ、３　Ｂの回転につれて対向する磁極７Ｂ。

７Ａがそれぞれ引かれ、出力側の回転体８が同じ角速度
で回転する。

なお、磁極３　Ａ、３　Ｂ、７　Ａ、７　Ｂの数は各回
転体４，８が円滑に回転するように、回転体４．８の外
径、および負荷荷重を考慮して決定されるべきである。

強磁性体の材質としては着磁および一体成形のしやすさ
の点から樹脂磁性体が好ましいが、フェライトまたは金
属等に着磁したものでも使用可能であるし、着磁部３，
７　をそれぞれ一体成形する代わりに、小さな磁石片を
支持部２．６　の外周に多数並べて固定した構成も可能
である。そして各回転体４．８　は間隙が空くように外
周面を対向させて同一高さに配置されている。

各回転体４．８　の間には、各回転体４．８　の中心線
を結ぶ仮想面と直角に、矩形状のシャッタｌＯが回転体
４．８　のそれぞれに非接触の状態で配置されている。

また、このシャッタ１０の両端部は、それぞれ一対のロ
ーラ１２によって両面から挾持されており、これらロー
ラ１２の軸線は回転軸１．５　　と平行にされている。

いずれかのローラ！２には図示しないステッピングモー
タ等の回転駆動器が連結されており、この回転駆動器を
作動することにより、シャッタ１０をその長平方向に変
位させる構成となっている。

あるいはシャッタＩＯを直接、直動駆動器等（図示路）
によって直線運動させる構成としてもよいし、他の駆動
手段ももちろん採用できる。

シャッタ１０には、各回転体４．８　の対向部分に矩形
状の開口部１４が形成されている。この開口部１４の縦
横の寸法は、この開口部１４を各回転体４，８　の間に
配置した際に、各着磁部３，７の間に、動力伝達に十分
な磁力が働く程度に設定されている。

また、シャッタＩＯの肉厚は、開口部１４を各回転体４
．８の間からずらした際に、各着磁部３゜７　間に働く
磁力線を、動力伝達か不可能である程度に遮断すること
ができる値に設定されている。

上記構成からなる回転伝達装置において、シャッタｌＯ
の開口部１４を各回転体４．８の間に位置させると、入
力側の回転体４の回転につれて出力側の回転体８が回転
し、回転力を伝達する。

この状態からツヤツタＩＯを徐々に変位すると、開口部
１４が各回転体４．８　の間からずれ、各着磁部３，７
　間に働く磁力線が強磁性体製のシャッタＩＯで徐々に
遮断されていくため、その遮断面積に応じて回転軸５の
トルクが徐々に減少していき、やがて負荷荷重よりもト
ルクが小さくなると回転軸５が停止する。

このように、出力側の回転軸５のトルクは、シャッタＩ
Ｏの変位量に応じて無段階かつ滑らかに調整できるうえ
、各回転体４．８　は互いに非接触の状態で配置されて
いるから、前記のトルク制御は各回転体４．８　の表面
状態や周囲の環境条件によって影響を受けにくく、長期
に亙って高精度が維持できる。

また、シャッタＩＯの変位量の制御は、従来のクラッチ
装置における回転体の当接圧力の制御に比して格段に容
易であるから、小形の装置においても大形装置と変わり
なく正確なトルク制御が可能である。

さらに、シャッタＩＯそのものには各回転体４゜８から
等しい引力が加わり、これら引力は互いに相殺するため
、シャッタ１０が磁力により厚さ方向に撓む等の支障が
生じない。

なお、上記第１実施例では、着磁部３．７　が周方向に
着磁されていたが、第３図に示すように着磁部３，７　
の厚さ方向に着磁してもよいし、半径方向に着磁しても
よい。

次に、第４図および第５図は本発明の第２実施例を示し
、この例では、回転軸１．５　　と平行にシャッタＩＯ
を配置し、このシャッタＩＯの幅方向両端をガイドＩ６
で支持するとともに、シャッタＩＯを回転軸１．５　　
の軸線方向に変位・させる駆動器１８を設けたことを特
徴とする。

この例によれば、開口部１４のシャッタ変位方向の開口
幅が小さくてよいので、前記第１実施例に比してクラッ
チの断接切換に要する時間が短縮できる。

第６図は本発明の第３実施例を示し、この例では、回転
軸１．５　と平行に配置されたシャッタＩＯを固定する
とともに、各回転軸１．５　　を同一の支持体（図示路
）によって支持し、この支持体を昇降させることにより
、シャッタ１０に沿って各回転体４，８　を昇降させる
構成としたものである。

この例によれば、回転体４，８の昇降につれてクラッチ
断接が切り換えられる。

第７図は第４実施例を示し、この例では、各回転体の間
に円板状シャッタ２０を設けたことを特徴とする。この
円板状シャッタ２０は、回転体４゜８　の中心を結ぶ線
分と平行に配置された回転軸２２に支持され、一対のフ
ランジ２４にはさまれて固定されている。回転軸２２は
回転体４．８とほぼ同一高さに配置されている。

シャッタ２０の外周部の一部には切欠２６が形成され、
この切欠２６が各回転体４，８の間に位置すると、回転
体４．８間で動力が伝達される。

この構成によれば、例えば回転軸２２を一定速度で回転
させると、一定時間毎にクラッチの断と接が切り替わる
。切欠２６をシャッタ２０の周方向へ長くするほど、ク
ラッチが接になる時間配とが増す。また、切欠２６を複
数形成し、回転軸２が１回転する間に複数回クラッチ断
接が行な≧れるようにしてもよい。

なお、第８図に示すように、回転軸２２を各０転体４，
８の下方に配置してもよいし、必要によりさらに別の位
置に配置してもよい。

この例ではまた、各着磁部３，７　のそれぞれ２同軸に
同径の別の着磁部２８，３０　　が形成されている。こ
れら着磁部２８，３０　　は全周に亙って夕周面が同一
磁極（図ではＮ極）となるように着磁♂れており、回転
角度に拘わらず常に一定の力で５発しあっている。

この例によれば、回転伝達用の着磁部３，７間に働く引
力を、着磁部１０，１１間に働く反発力で相殺し、回転
軸１．５間に常に引力が働くことが防止できる。したが
って、回転軸１．５　　の軸突に片減りが生じたりする
ことがない。

次に、第９図および第１θ図は第６実施例を示し、この
例では回転軸１．５　　が同軸かつ非接触状態で配置さ
れ、回転体４，８　は軸方向の端面を対向させ、一定間
隔を空けて配置されている。

また、これら回転体４．８の側方には、同寸法の回転体
３４．３８　　が同じ高さで同様に配置されるとともに
、回転体の各組（４，，８）と（３４，３８）の間には
、直動駆動器４０が配置されている。この直動駆動器４
０は回転体４，８，３４．３８の着磁部の外径に相当す
る幅を有するシャッタ４２を備え、このシャッタ４２の
両端を交互に、回転体４．８または３４．３８の間隙の
ほぼ全面に挿入することにより、各対の回転体間の動力
伝達を断接する構成になっている。

この例によれば、例えば回転軸ｌと３１とを同一の駆動
源に接続して常時回転させた状態で、直動駆動器４０を
作動してシャッタ４２を移動することにより、回転軸５
と３５のいずれか一方のみを選択して動力を伝達するこ
とができる。また、その際のクラッチ断接に伴うトルク
増減を極めて円滑に行なうことができる。

なお、上記各実施例では入力側の回転体と出力側の回転
体の回転比がｌ：　１であったが、回転体４．８　の外
径比率を第１１図に示すように変化させるか、磁極のピ
ッチを変化させる等により・、回転比を任意に変更する
ことが可能である。

また、第１２図は第８実施例を示し、この例では、一方
の回転体８に円筒状の着磁部７を形成する一方、この着
磁部７の内部に円筒状の着磁部３を有する回転体４を収
容した例である。

内側の回転体４の外周面を覆うように、円筒形の強磁性
体シャッタ５０が、各回転体４．８　から独立して回転
可能に配置され、このシャッタ５゜の周壁には、開口部
５２が形成されている。

この例では、シャッタ５ｏを回転することにより、開口
部５２の位置を変化させ、回転体４，８間の動力の断接
を行なう。

なお、本発明は上記各実施例に限られず、各実施例の構
成を組み合わせたものや、他の周知の構成を加えたもの
も実施可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる回転伝達装置によ
れば、各回転体の着磁部間の磁力線路に配置された強磁
性体製ンヤッタを変位させることにより、各回転体に働
く磁力を制御するため、シャッタの変位量に応じて、出
力側の回転体の回転トルクを正確に制御することができ
る。

また、各回転体は互いに非接触状態で配置されているか
ら、前記トルク制御は各回転体の表面状態や周囲の環境
条件によって影響を受けにくく、長期に亙って高精度が
維持できる。

また、シャッタの変位量の制御は、従来のクラッチ装置
における回転体の当接圧力の制御に比して容易であるか
ら、小形の装置においても大形装置と変わりなく正確な
トルク制御が行なえる。

さらに、各回転体は非接触でよいから、騒音が生じず、
振動や熱を伝達しないという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係わる回転伝達装置の第
１実施例を示す平面図および正面図、第３図はその変形
例を示す正面図、第４図および第５図は本発明の第２実
施例を示す平面図および正面図、第６図は第３実施例の
正面図、第７図は第４実施例の平面図、第８図は第５実
施例を示す正面図、第９図および第１０図は第６実施例
の正面図および平面図、第１１図は第７実施例の平面図
、第１２図は第８実施例の平面図である。 １．５・・・回転軸、２，６・・支持部、３，７・・着
磁部、３　Ａ、３　Ｂ、７　Ａ、７　Ｂ・・・磁極、４
，８・・回転体、１０・・・平板状ンヤッタ、１２・・
・ローラ（クラッチ機構の一部）、１４・・開口部、１
６・・・ガイド部材、Ｉ８・・・駆動器、２０・・・円
板状シャッタ、２２・・・回転軸（クラッチ機構の一部
）、２６・・・切欠、２８゜３０・・・引力相殺用磁極
、３１．３５・・・回転軸、３３．３７・・着磁部、３
４．３８・・回転体、４０・・・直動駆動器、４２・・
・平板状シャッタ、５０・・・円筒状ンヤッタ、５２・
・・開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一対の回転軸にそれぞれ固定された回転体を、これら回
   転体の外周の一部が対向した状態で回転可能に配置する
   とともに、 前記各回転体を回転させた際に他方の回転体と対向しう
   る対向面には、これら対向面の周方向に多数の磁極が配
   列された着磁部が形成され、一方の回転体を回転するこ
   とにより、その着磁部と他方の回転体の着磁部の間で働
   く磁力により、他方の回転体が回転するように構成され
   た回転伝達装置において、 前記各回転体の前記着磁部の間隙内で強磁性体製のシャ
   ッタを変位させることにより、前記各着磁部の間に働く
   磁力を制御するクラッチ機構を設けたことを特徴とする
   回転伝達装置。