JPH0727143A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 永久磁石の磁気吸引力により係合手段が係合
されるトルクリミッタにおいて、駆動側が完全に停止す
るまで係合手段が再係合されないようにする。 【構成】 ハブ４に軸受５を介して回転自在に支持され
たフィールドコア７の永久磁石１５により、ハブ４に板
ばね１１で支持されたアーマチュア１３をフィールドコ
ア７に磁気吸着すると、フィールドコア７の凹部７ｂ内
に入れられたボール１６が、アーマチュア１３に形成さ
れた座ぐり部１３ａに係合される。過負荷によりアーマ
チュア１３の座ぐり部１３ａがボール１６を乗り越える
と、ボール１６の突出量分アーマチュア１３はフィール
ドコア７から後退する。そして、アーマチュア１３は、
永久磁石２０によりストッパプレート１９に磁気吸着さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種機器類の駆動側と
従動側との間に設けられて動力を伝達し、従動側に過負
荷が発生したときに滑って駆動側への過負荷の伝達を防
止するトルクリミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のトルクリミッタとしては、例え
ば本出願人が開発して実開昭６１−１２９９２６号公報
に開示されているものが知られている。これを簡単に説
明すると、このトルクリミッタは駆動側または従動側と
なる回転軸上のハブに、軸線方向への移動を規制された
状態で回動自在に支持されている第１の回転体と、この
第１の回転体と側面同士を対向させて前記ハブ上に、ス
プライン嵌合等により軸との回動が規制された状態で軸
線方向に摺動自在に支持されている第２の回転体とを備
えており、これら両回転体のいずれか一方には、軸線方
向に着磁された永久磁石が装着されている。また、両回
転体間には、第２の回転体の摺動によって係合，非係合
となるボールと凹孔、または歯等の係合手段が設けられ
ている。

【０００３】このように構成されていることにより、永
久磁石の磁気吸引力によって第２の回転体の側面が第１
の回転体の側面に磁気吸着され、係合手段が係合して両
回転体間で動力が伝達される。そして従動側に過負荷が
生じると、上記係合手段の係合が外れて円周方向に滑
り、従動側の過負荷が駆動側に及ぶことがない。

【０００４】また、本出願人が開発したトルクリミッタ
としては、実開昭６１−１３７１３１号公報に開示され
たものも知られている。このトルクリミッタは、先に説
明したトルクリミッタと同様な構造からなり、永久磁石
が内設されていない第２の回転体の第１の回転体とは反
対側に、この第２の回転体を第１の回転体に押圧する皿
ばねを介して、電磁コイルが内設されたフィールドコア
からなる励磁装置が配設されている点で相違している。
なお、このように構成されているトルクリミッタにおい
ても、先に説明したトルクリミッタと同様に動作する。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】このように動作する
例示のトルクリミッタは、係合手段の係合が外れること
で永久磁石の磁気回路中にエアギャップが形成されるの
で、永久磁石の磁気吸引力が急激に下がり、設定トルク
からの迅速な動力遮断が可能になるという優れた特長を
有している。しかしながら、実開昭６１−１２９９２６
号公報に開示されたトルクリミッタでは、係合手段の係
合が外されると同時に駆動側の動力をＯＦＦにしても、
この動力が完全に消滅するまでに係合手段が再度係合し
て従動側を回動させてしまうことがあり、必ずしも満足
した過負荷安全装置としての機能が期待できないという
問題があった。

【０００６】また、実開昭６１−１３７１３１号公報に
開示されたトルクリミッタでは、励磁装置を配設すると
ともに、係合手段が外れたことを検知する手段と、電磁
コイルへの通電をＯＮ・ＯＦＦする手段とからなる制御
回路が必要となり、コスト高を避けられないという不具
合があった。本発明は、このような問題点を解決するこ
とを目的とする。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】このような問題点を解
決するために本発明に係るトルクリミッタは、軸線方向
への移動が規制された状態で回転自在に軸支されている
第１の回転体と、この第１の回転体の一側面に対向して
この第１の回転体と同軸上で回転自在に軸支されるとと
もに支持部材に板ばねにより支持され軸線方向に移動可
能な第２の回転体と、前記第１の回転体に内設されて両
回転体間に磁気回路を形成する第１の永久磁石と、前記
両回転体間に介装され前記第１の永久磁石の磁気吸引力
で係合することによりこれら両回転体を回転方向におい
て連結する係合手段とを備えてなり、前記第２の回転体
における第１の回転体とは反対側の側面に対向する前記
支持部材の一部に、これら第２の回転体と支持部材との
間に磁気回路を形成する第２の永久磁石を設けたことを
特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、永久磁石の磁気吸引力で係合
手段が係合することにより、両回転体での動力伝達が行
なわれる。また、従動側に過負荷が生じると、係合手段
が外れるとともに第１の永久磁石の磁気回路中にエアギ
ャップが形成されるため、磁気吸引力が下がり、動力が
遮断されて従動側が停止する。さらに、係合手段が外れ
ると同時に、駆動側の動力もＯＦＦとされるが、このと
き第２の永久磁石が第２の回転体を第１の回転体から離
間させるように吸引しているので、係合手段が再度係合
することはない。

【０００９】

【実施例】図１ないし図３は本発明に係るトルクリミッ
タの実施例を示し、図１はその縦断面図、図２は同じく
正面図、図３は図１のＡＡ断面図である。本実施例は本
発明をＮＣ旋盤の駆動側と従動側との間に実施した例を
示している。トルクリミッタ１は、駆動側である回転軸
２にキー固定されてスナップリング３で抜止めされた支
持部材としてのハブ４を備えており、このハブ４はボス
４ａとフランジ４ｂとで円筒状に一体形成されている。
５はハブ４のボス４ａに嵌合されスナップリング６で抜
止めされて固定された複数個の軸受であって、その外輪
には、第１の回転体としてのフィールドコア７が、スナ
ップリング８で軸線方向への移動を規制されて嵌合固定
されており、回転軸２に対して軸受５を介し回転自在に
形成されている。そしてフィールドコア７は、その段部
に固定されたギア９を従動側のギアと噛合させることに
より従動側と駆動連結されている。１０はギア９を固定
するねじが螺入されるねじ孔である。

【００１０】一方、ハブ４のフランジ４ｂ端面には、環
状の板ばね１１が複数個の止めねじ１２で固定されてお
り、その外周部には、環状に形成されてフィールドコア
７と側面同士を互いに対向させた第２の回転体としての
アーマチュア１３が、複数個の止ねじ１４で固定されて
弾性支持されており、この結果、アーマチュア１３は回
転軸２に対し回転を規制されて軸線方向へ移動自在に形
成されている。なお、板ばね１１には、たわみ量を増す
ための複数個のスリット１１ａ，１１ｂが円弧状に形成
されて設けられている。

【００１１】フィールドコア７のアーマチュア１３側側
面には、複数個の凹陥部７ａが、外周部を円周方向に複
数等分する箇所に設けられており、各凹陥部７ａ内に
は、軸線方向の着磁方向を円周方向の配列に従って交互
に変えた複数個の第１の永久磁石１５が嵌着されてい
る。さらにフィールドコア７のアーマチュア１３側側面
には、複数個、本実施例では３個の凹陥部７ｂが凹陥部
７ａとほぼ同一円周上の等配位置である隣接凹陥部７ａ
間に位置して配設されており、アーマチュア１３のフィ
ールドコア７対向側面には、複数個の座ぐり部１３ａが
各凹陥部７ｂにそれぞれ対応して設けられている。

【００１２】１６は対応する各凹陥部７ｂと座ぐり部１
３ａとで形成された空間部内に配置された係合手段とな
るボールであって、このボール１６にはフィールドコア
７のねじ孔に螺入された調整ねじ１７の先端が当接して
おり、この調整ねじ１７を回動進退させることによりボ
ール１６が位置調整されるように構成されている。１８
は調整ねじ１７を回動調整後に固定するナットである。
なお、凹陥部７ｂは、ボール１６が脱落しないように開
口部がかしめられて内突起が形成されることがある。

【００１３】さらにハブ４のフランジ４ｂ端面には、図
２に示すように環状の取付部１９ａとその外周を円周方
向へ３等分する箇所から突出する外フランジ部１９ｂと
で一体形成されたストッパプレート１９が、その取付部
１９ａを、前記板ばね１１とともに止ねじ１２で固定さ
れており、各外フランジ部１９ｂに形成された凹陥部１
９ｃには、第２の永久磁石２０がそれぞれ嵌着されてい
る。こうすることにより永久磁石２０によってアーマチ
ュア１３がストッパプレート１９方向へ移動すると、永
久磁石２０がアーマチュア１３を吸引してその移動を規
制するように構成されている。

【００１４】以上のように構成されたトルクリミッタの
動作を説明する。モータがＯＮとなって回転軸２が回転
すると、永久磁石１５の磁気回路が、隣接する永久磁石
１５とフィールドコア７，アーマチュア１３とに形成さ
れてアーマチュア１３が板ばね１１の弾発力に抗してフ
ィールドコア７に吸着され、ボール１６で連結されるの
で、回転軸２の回転がギア９を介して従動側に伝達され
る。

【００１５】そして、従動側、例えば旋盤のバイトに過
負荷が発生すると、フィールドコア７側に制動が掛かる
ような状態になり、永久磁石１５の磁気吸引力に抗して
アーマチュア１３の座ぐり部１３ａがボール１６を乗り
越えてフィールドコア７に対し円周方向へ位相がずれ、
アーマチュア１３がフィールドコア７から後退して、永
久磁石１５の磁気回路中に、ボール１６の突出量に相当
する隙間であるところのエアギャップが形成される。こ
の結果、永久磁石１５の磁束に対する磁気抵抗が急激に
増大するので、アーマチュア１３の後退位置ではストッ
パプレート１９に設けた永久磁石２０の磁気吸引力が作
用し、これが永久磁石１５の磁気吸引力に打ち勝ち、ア
ーマチュア１３はストッパプレート１９に磁気吸着され
る。これで駆動側と従動側との動力伝達が遮断されるの
で、直ちに駆動源をＯＦＦにするが、アーマチュア１３
が吸着されて移動を規制されていることにより、駆動側
の動力が消滅するまでにアーマチュア１３が戻ってボー
ル１６が再度係合するというようなことがない。

【００１６】なお、永久磁石１５の着磁力は、板ばね１
１の自己復帰力と永久磁石１５の着磁力との力関係によ
って設計されるが、ボール１６の係合が外れることによ
るアーマチュア１３の移動量が大きいから、フィールド
コア７にアーマチュア１３が接合されるときの板ばね１
１のたわみ量に対するばね荷重ならびに永久磁石２０の
着磁力を小さくすることができ、フィールドコア７とア
ーマチュア１３との伝達トルクを低減させるような不具
合がない。

【００１７】図４は本発明の他の実施例としてのストッ
パプレートの正面図であり、図５は図４のＢＢ断面図で
あって、このストッパプレート２２は、図１，図２に示
すものと正面形状は同じであるが、熱間あるいは冷間の
圧延鋼板をプレス打ち抜きすることにより薄板状に形成
されており、取付部２２ａから突出する外フランジ部２
２ｂには、プレス加工された凹陥部２２ｃが形成され永
久磁石２１が嵌着されている。このストッパプレート２
２を非磁性材、例えばプラスチックで形成するときに
は、凹陥部２２ｃまたは同位置に穿設した貫通孔内に、
前面部を除いて磁性材で被覆した永久磁石を嵌着すれば
よい。永久磁石２１の作用は前記実施例と同じである。

【００１８】さらに図６は本発明の他の実施例としての
ストッパプレートの正面図であり、図７は図６のＣＣ断
面図であって、このストッパプレート２３は、スリット
２３ａが形成された環状ばね鋼板からなる板ばね２３ｂ
と、バーリング孔２３ｃが穿設された非可撓部２３ｄと
で形成されており、非可撓部２３ｄには、永久磁石２１
が内設された円柱状の磁石体２４が固着されている。こ
の場合、非可撓部２３ｄは、ハブ４のフランジ４ｂ周面
からの突出量が小さいので撓むことがない。永久磁石２
１の作用は前記各実施例と同じである。なお、２３ｅは
図１の止ねじ１４を挿通する孔であり、板ばね２３ｂに
アーマチュア１３が固定されている。

【００１９】図８はさらに本発明の他の実施例を示すト
ルクリミッタの縦断面図であってこのトルクリミッタ３
０においては、フィールドコア７が回転軸２にキー３１
で固定されており、また図１に示した従動側のギア９に
相当しかつ支持部材として機能するギア９Ａは、軸受３
２を介して回転軸２に嵌合されている。さらにアーマチ
ュア１３はギア９Ａにリベット３３で固定された板ばね
１１の外周部にリベット３４で固定支持されている。そ
してギア９Ａのアーマチュア１３側端面に設けられた凹
陥部３５には、第２の永久磁石３６が内設されている。
３７はリベット３４の頭部を係入させる凹孔である。こ
うすることにより、平時にはボール１６の係合によりフ
ィールドコア７とアーマチュア１３およびギア９Ａが一
体的に回転して動力が伝達される。そして、過負荷時に
は、ボール１６の係合が外れてアーマチュア１３が移動
し、動力の伝達が遮断されるが、アーマチュア１３は永
久磁石３６で吸引されるので移動せず、ボール１６が再
び係合することがない。

【００２０】なお、前記各実施例では板ばね１１を円形
に形成した例を示したが、例えば矩形状にしてその長手
方向中央部から折り曲げることによりたわみ量を大きく
した形状のものでもよく、いずれにしてもこの板ばね１
１は電磁クラッチ・ブレーキの板ばねよりもたわみ量を
大きくし、伝達トルクに耐える機械的強度、並びに撓み
量を大きくできる形状であることが必要である。

【００２１】また、前記各実施例においては永久磁石の
着磁方向を円周方向の配列にしたがって交互に変えた例
を示したが、着磁方向において同方向のものを円周方向
に配列してもよいし、また環状の永久磁石でもよい。さ
らに、例えば図３に示す永久磁石１５とボール１６とを
全く同一円周上に配置してもよい。また前記各実施例は
回転軸２側を駆動側とした例を示したが、ギア９側が駆
動側であってもよいし、さらにフィールドコア７をハブ
４のボス４ａではなくて回転軸２に支持させるなど、細
部構成の設計変更は自由である。また、前記各実施例で
はフィールドコア７とアーマチュア１３との係合手段と
してボール１６と座ぐり部１３ａとを例示したが、例え
ば歯と歯との噛合いなどでもよい。

【００２２】さらに、上述した実施例では、支持部材と
してハブ４やこれに一体のストッパプレート１９，２
２，２３、あるいはギア９Ａを用いた場合を例示した
が、例えば回転軸２等といった第２の回転体（アーマチ
ュア１３）を軸線方向へ移動可能に板ばねで支持する部
材であればよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るトルク
リミッタによれば、過負荷発生時に第１の永久磁石の磁
気回路内にエアギャップが形成されることにより、動力
伝達が迅速に遮断されるとともに、この動力遮断時に
は、第２の永久磁石により第２の回転体は磁気吸引さ
れ、駆動源の切断途中で係合手段が係合されることがな
いので、動力の遮断を確実に行なうとともに安全性が向
上され、機器の損傷を防止できる。また、過負荷発生時
に第２の回転体を、第１の回転体から離して支持部材側
に吸着保持する手段として、第２の永久磁石を用いてい
るので、例えば電磁コイルによる励磁手段を用いた場合
に必要となる特別な制御回路は不要で、全体が小型でし
かも安価なトルクリミッタを得ることが可能となる。

【００２４】特に、本発明によれば、第２の回転体を支
持部材に板ばねにより支持する構造としたので、第１の
永久磁石や第２の永久磁石の漏洩磁気回路に磁気抵抗部
となる隙間が形成され、各永久磁石の磁束を有効に活用
できる。また、アーマチュアを板ばねで支持させたの
で、アーマチュアをスプライン嵌合にしたものと比較し
て油やほこりなどの多い悪環境下におけるスプライン嵌
合部の摺動不良が解決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルクリミッタの実施例の縦断面
図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１のＡＡ断面図である。

【図４】本発明の他の実施例としてのストッパプレート
の正面図である。

【図５】図４のＢＢ断面図である。

【図６】本発明の他の実施例としてのストッパプレート
の正面図である。

【図７】図６のＣＣ断面図である。

【図８】本発明の他の実施例を示すトルクリミッタの縦
断面図である。

【符号の説明】

２ 回転軸 ４ ハブ ５ 軸受 ７ フィールドコア １１ 板ばね １３ アーマチュア １５ 第１の永久磁石 １６ ボール １９ ストッパプレート ２０ 第２の永久磁石 ２１ 第２の永久磁石 ２２ ストッパプレート ２３ ストッパプレート ３６ 第２の永久磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線方向への移動が規制された状態で回転
   自在に軸支されている第１の回転体と、この第１の回転
   体の一側面に対向してこの第１の回転体と同軸上で回転
   自在に軸支されるとともに支持部材に板ばねにより支持
   され軸線方向に移動可能な第２の回転体と、前記第１の
   回転体に内設されて両回転体間に磁気回路を形成する第
   １の永久磁石と、前記両回転体間に介装され前記第１の
   永久磁石の磁気吸引力で係合することによりこれら両回
   転体を回転方向において連結する係合手段とを備えてな
   り、前記第２の回転体における第１の回転体とは反対側
   の側面に対向する前記支持部材の一部に、これら第２の
   回転体と支持部材との間に磁気回路を形成する第２の永
   久磁石を設けたことを特徴とするトルクリミッタ。