JPH0925957A - 電磁式安全継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な電磁式安全継手を提供する。 【解決手段】 継鉄７には、調整リング９が軸線方向へ
の位置調整を自在に嵌合されてねじ１０で固定されてい
る。調整リング９の断面がテーパ状の磁束通過部９ｅ
は、ロータの外側円筒部６ｂに形成された断面がテーパ
状の磁束通過部６ｇと隙間Ｓ２をおいて半径方向で対向
しており、これら磁束通過部９ｅ、６ｇが寸法Ｌ１だけ
重なり合っている。電磁コイル８の磁束は、継鉄７から
調整リング９、調整リング９から隙間Ｓ２を通りロータ
の外側円筒部６ｂ、ロータの噛合い歯６ｆからアーマチ
ュア１６の噛合い歯１６ｂ、アーマチュア１６からロー
タの円板部６ｃ、ロータの内側円筒部から継鉄７に流れ
る磁気回路を形成するので、アーマチュア１６の噛合い
歯１６ｂとロータの噛合い歯６ｆが噛合う。調整リング
９を軸線方向へ移動して磁気回路の磁気抵抗を変えるこ
とにより、噛合い歯１６ｂ、６ｆの離脱トルクが設定さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】この発明は、一般産業用機
械などに組込まれる安全継手、特には、磁気回路の磁気
抵抗を変えることにより離脱トルクを設定する電磁式安
全継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁式安全継手は、電磁コイルへの通電
を制御してロータとアーマチュアの離脱トルクを設定し
ている（特開平３−１４４１２６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題及びその解決手段】特別
な制御回路を設けた電磁安全継手は、その製品価格が高
くなり需要者に好まれない場合がある。この発明では、
特開昭５７−１１４２０８号公報で提案された電磁ブレ
ーキ装置のように、磁気回路の磁気抵抗を変えてロータ
とアーマチュアの離脱トルクを設定することにより、安
価な電磁式安全継手を提供する。

【０００４】請求項１の電磁式安全継手は、調整リング
をフィールドコアの外周面に軸線方向の位置調整を自在
に嵌合して固定するとともに、この調整リングに半径方
向の隙間をおいてロータの外側円筒部を重ね合わせた構
造として、ロータの外側円筒部に対する調整リングの軸
線方向の調整により、磁気回路の磁気抵抗を変えて電磁
式安全継手の離脱トルクを設定したことを特徴とする。

【０００５】請求項２の電磁式安全継手は、ロータとア
ーマチュアとの間に係合手段が介在され、従動側の過負
荷により係合手段の噛合いがはずれてアーマチュアがロ
ータから後退する構造として、噛合いがはずれたときに
磁気回路の磁気抵抗が急激に増大することを特徴とす
る。

【０００６】請求項３の電磁式安全継手は、フィールド
コアに固定された電磁コイルの半径方向外側に、調整リ
ングまたはロータの外側円筒部を設けた構造として、電
磁式安全継手の軽量小形化を図ったことを特徴とする。

【０００７】請求項４の電磁式安全継手は、調整リング
とロータの外側円筒部を、先端に行くほど磁路断面積が
小さくなるようにして、磁束の半径方向への迂回を良好
にしたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の電磁式安全継手は、フ
ィールドコアの内周面に軸受でロータが回転自在に支持
され、電磁コイルの磁気吸引力によりアーマチュアがロ
ータに磁気吸着することにより、ロータの噛合い歯とア
ーマチュアの噛合い歯が噛合う。また、フィールドコア
の外周面に固定された調整リングのテーパ状の磁束通過
部と、ロータの外側円筒部に形成されたテーパ状の磁束
通過部が、半径方向の隙間をおいて対向しており、これ
ら磁束通過部の半径方向で重なり合う面積の広さと、こ
れら磁束通過部間の前記隙間の寸法により、磁気回路の
磁気抵抗が変えられる。

【０００９】

【実施例】図１から図３は、この発明の一実施例である
電磁式安全継手であり、電磁噛合いクラッチを改良した
ものである。図１は電磁式安全継手の断面図であり、図
２は磁気回路の磁気抵抗を小さくしたときの要部拡大断
面図、図３は磁気回路の磁気抵抗を大きくしたときの要
部拡大断面図である。以下、これら図面に示された実施
例を詳細に説明する。

【００１０】全体を符号１で示した電磁式安全継手は、
図示せぬ一般産業用機械のハウジングに固定される取付
け板２が溶着されたフィールドコア３と、このフィール
ドコア３に軸受４で回転自在に支持され、かつ前記ハウ
ジングから突設された従動軸５にキー嵌合されて一体に
装着されたロータ６を有する。フィールドコア３は、正
面側に開口した環状溝７ａが形成された継鉄７と、前記
環状溝７ａ内に収納され絶縁樹脂で外部と絶縁された状
態で固定された、多条に巻回された電磁コイル８とから
なる。また継鉄７の外周面には、正面側の第１外周面７
ｂより大きな外径寸法とした第２外周面７ｃとねじ溝部
７ｄ、これら第２外周面７ｃとねじ溝部７ｄとの間で半
径方向外側に開口した環状溝７ｅが形成されている。

【００１１】ロータ６は、従動軸５にキー嵌合された内
側円筒部６ａと、継鉄７の第１外周面７ｂと半径方向の
隙間Ｓ１（図２・３を参照）をおいて内周面が対向した
外側円筒部６ｂと、これら内側円筒部６ａと外側円筒部
６ｂとを結合する円板部６ｃとからなる形状であり、フ
ィールドコア３の正面側が挿入された環状溝６ｄが設け
られている。また円板部６ｃには、円周方向に間隔をお
いて形成された円弧状の長穴６ｅと、最外径寄りの側面
に突設された複数の噛合い歯６ｆが形成されている。ま
た更には、外側円筒部６ｂの先端側に断面がテーパ状の
外周面からなる磁気通過部６ｇが形成され、この外側円
筒部６ｂの磁路断面積を先端に行くほど小さくしてい
る。

【００１２】このような形状からなるロータ６の外側円
筒部６ｂには、フィールドコア３の外周面に軸線方向の
位置調整を自在に嵌合され固定された円筒状の調整リン
グ９の先端側が、半径方向の隙間Ｓ２（図２・３を参
照）をおいて重ね合わされている。調整リング９は、継
鉄７の第２外周面７ｃに嵌合された第１内周面９ａと、
継鉄７のねじ溝部７ｄにねじ込まれたねじ溝部９ｂ、こ
れら第１内周面９ａとねじ溝部９ｂとの間に形成された
第２内周面９ｃとを有する形状であり、円周方向に間隔
をおいて形成されたねじ穴９ｄに個々にねじ込まれたね
じ１０が、継鉄７の環状溝７ｅ内に締め付けられること
により、調整リング９がフィールドコア３に固定されて
いる。

【００１３】また調整リング９の先端側には、第１内周
面９ａの内径寸法より大きな内径寸法とした断面がテー
パ状の内周面からなる磁気通過部９ｅが形成され、この
先端側の磁路断面積を先端に行くほど小さくしている。
そして、この磁気通過部９ｅとロータ６の磁気通過部６
ｇとの間に、前記隙間Ｓ１より十分小さな寸法の前記隙
間Ｓ２が形成されている。なお、ロータ６の外側円筒部
６ｂの先端面と、これと軸線方向で対向するフィールド
コア３や調整リング９の側面との間に形成される隙間Ｓ
３（図２・３を参照）や、フィールドコア３の正面とロ
ータ６の円板部６ｃとの間に形成される隙間Ｓ４（図２
・３を参照）は、前記隙間Ｓ１の寸法よりさらに大きな
寸法になっている。

【００１４】一方、従動軸５の軸端には、端面をロータ
６の円板部６ｃに当接したカラー１１と軸受１２が嵌合
されスナップリングで抜け止めされている。また軸受１
２には、外周面をスプライン溝１３ａとしたハブ１３
と、外周面をプーリ溝１４ａとしたプーリ１４が嵌合さ
れ、図示せぬボルトにより一体に固定されている。ハブ
１３には、円周方向を３等分する位置に段状の貫通穴１
３ｂが形成され、この貫通穴１３ｂから挿入された有頭
ピン１５の先端がアーマチュア１６の貫通穴に挿入され
スナップリングで抜け止めされている。

【００１５】アーマチュア１６は、ハブ１３のスプライ
ン溝１３ａと嵌合されるスプライン歯１６ａと、ロータ
６の噛合い歯６ｆと係合離脱される噛合い歯１６ｂと、
図示せぬ位置検出用のセンサーが対向して配設されるフ
ランジ部１６ｃとが形成され、有頭ピン１５の軸回わり
に設けられた弾性部材としての圧縮コイルばね１７のば
ね力により、アーマチュア１６はロータ６から引き離さ
れている。このとき、アーマチュア１６の噛合い歯１６
ｂとロータ６の噛合い歯６ｆとの間に、図１に示したよ
うに隙間Ｓ５が形成されている。

【００１６】以上のような構造からなる電磁式安全継手
１は、電磁コイル８に通電するとその磁束Φが図１に示
したように、フィールドコア３の継鉄７から調整リング
９、隙間Ｓ２を通りロータ６の外側円筒部６ｂ、ロータ
６の噛合い歯６ｆから隙間Ｓ５を通りアーマチュア１６
の噛合い歯１６ｂ、アーマチュア１６から隙間Ｓ６（図
１を参照）を通りロータ６の円板部６ｃ、ロータ６の内
側円筒部６ａから隙間Ｓ７（図１を参照）を通りフィー
ルドコア３の継鉄７に流れる磁気回路を形成する。

【００１７】したがって、磁気回路中に設けられた隙間
Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７の寸法から算出される磁気抵抗
に反比例する磁気吸引力により、アーマチュア１６は圧
縮コイルばね１７のばね力に抗してロータ６に磁気吸引
され、噛合い歯６ｆ、１６ｂが噛合う。そして、駆動側
の回転部材とベルト掛けされて一体に回転するプーリ１
４から、アーマチュア１６とロータ６を介して従動軸５
に動力が伝達される。なお、電磁コイル８への通電を断
って磁束Φが消滅すると、アーマチュア１６は圧縮コイ
ルばね１７のばね力でロータ６から引き離され、従動軸
５への動力伝達が遮断される。

【００１８】次に、従動軸５側に過負荷が発生した場合
の作用について説明する。上述したように、電磁コイル
８の磁気吸引力によりアーマチュア１６がロータ６に磁
気吸引されると、噛合い歯１６ｂ、６ｆが噛合って隙間
Ｓ５、Ｓ６がなくなるが、動力伝達中に従動軸５側に過
負荷が発生すると、磁気吸引力に抗して、アーマチュア
１６の噛合い歯１６ｂがロータ６の噛合い歯６ｆに乗り
上げてアーマチュア１６がロータ６から後退する。

【００１９】そして、磁気回路中の隙間による磁気抵抗
が増すとともに、アーマチュア１６の後退はそのフラン
ジ部１６ｃに対向して配設されるセンサーで検出され電
磁コイル８への通電が断たれるので、磁気回路中の磁束
Φ及び残留磁束が瞬時にして消滅する。したがって、過
負荷によりアーマチュア１６とロータ６の噛合いがはず
れると、圧縮コイルばね１７のばね力により、アーマチ
ュア１６がロータ６から瞬時に引き離され動力伝達が完
全に遮断される。

【００２０】次に、磁気回路の磁気抵抗の設定について
説明する。図２は磁気抵抗を小さくした場合であり、調
整リング９の磁束通過部９ｅとロータ６の磁束通過部６
ｇとが軸線方向に寸法Ｌ１の長さで重なり合っており、
磁束通過部９ｅ、６ｇの半径方向で重なり合う面積が広
くなっている。また、各磁束通過部９ｅ、６ｇ間に隙間
Ｓ２が形成されている。この状態から調整リング９を図
３のように移動すると、各磁束通過部９ｅ、６ｇとが軸
線方向に寸法Ｌ２の長さで重なり合うので、磁束通過部
９ｅ、６ｇの半径方向で重なり合う面積は狭くなり、ま
た隙間Ｓ２より大きな隙間Ｓ２´が形成される。また、
継鉄７の第２外周面７ｃと調整リング９の第１内周面９
ａとの重なり合う部分の面積が狭くなる。したがって、
磁気回路の磁気抵抗は大きくなる。

【００２１】なお、各磁束通過部９ｅ、６ｇの重なりぐ
あい、言い替えれば離脱トルクの調整は、ねじ１０を緩
めて調整リング９をアーマチュア１６側へねじ込んで前
進させ、ねじ１０が継鉄７の環状溝７ｅ壁面に当接され
たとき、磁気回路の磁気抵抗が最小値となるとともに、
逆に調整リング９を取付け板２側へねじ込んで後退さ
せ、ねじ１０が継鉄７の環状溝７ｅ壁面に当接されたと
き、磁気回路の磁気抵抗が最大値となるように設計さ
れ、例えば継鉄７の取付け板２側の外周面に目盛りを刻
印して、その目盛りを見ながら調整リング９の後退量を
調整する。

【００２２】次に、この発明の他の実施例を説明する。
図４は、電磁式安全継手の上半分のみの断面図である。
なお、先の実施例と同一または略同一な構成部材には、
即に使用した符号を付けて重複する説明を省略する。電
磁式安全継手１８は、フィールドコア３´の継鉄７に正
面側の小径部が形成され、その小径部を電磁コイル８が
固定された環状溝７ａ´としている。また、継鉄７の外
周面に位置調整を自在に固定された調整リング９は、電
磁コイル８の外周面とロータ６の外側円筒部６ｂとの間
に挿入された構造であり、調整リング９と電磁コイル８
との間には隙間Ｓ１が形成され、調整リング９のテーパ
状の磁束通過部９ｅ´と外側円筒部６ｂのテーパ状の磁
束通過部６ｇ´との間には、隙間Ｓ２が形成されてい
る。

【００２３】このような構造とした電磁式安全継手１８
は、先の電磁式安全継手１と同様な作用となり、また各
磁束通過部９ｅ´、６ｇ´の重なりぐあい（離脱トル
ク）の調整も、同様な手順で行うことができる。

【００２４】なお、以上の実施例において、調整リング
９をフィールドコア３の継鉄７にねじ込む構造とした
が、調整リング９と継鉄７をスプライン嵌合としたり、
何んら溝加工を追加することなく継鉄７の外周面に調整
リング９を摺動自在に嵌合するなどの構造でもよい。ま
た、アーマチュア１６から引き離す弾性部材として圧縮
コイルばね１７を示したが、ハブ１３に基端部が固定さ
れアーマチュア１６に自由端部が固定される板ばねとし
てもよい。また更には、係合手段としてアーマチュア１
６とロータ６に形成された噛合い歯１６ｂ・６ｆを示し
たが、ロータ６側に圧縮コイルばねで押されてその円板
部６ｃから一部突出したボールと、アーマチュア１６に
形成されこのボールが入り込む円弧状の凹溝とからなる
係合手段としてもよい。

【００２５】また、実施例では電磁噛合いクラッチを改
良した電磁式安全継手を示したが、ロータ６の円板部６
ｃにアーマチュア１６が摩擦係合される電磁クラッチを
改良して電磁式安全継手とすることもできる。なおこの
ような電磁式安全継手では、アーマチュアとロータの相
対的なすべり回転を検出するセンサーを使って、過負荷
発生時の電磁コイルへの通電を断つようにするとよい。
また更には、調整リング９とロータ６の外側円筒部６ｂ
に、隙間Ｓ２をおいて対向する断面がテーパ状の磁束通
過部９ｅ、６ｇを形成したが、これら磁束通過部９ｅ、
６ｇを円筒状に形成してこの磁束通過部に対して半径方
向外側または内側となる周面を断面がテーパ状になるよ
うにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明の電磁式安全継
手は、ロータの外側円筒部に対して調整リングを軸線方
向に移動させることにより、磁気回路の磁気抵抗を変え
るようにしたので、特別な制御回路を設ける必要がなく
電磁式安全継手を安価に提供できる。また、調整リング
とロータの外側円筒部との間で磁束が半径方向に迂回さ
れる構造としたので、ロータをフィールドコア側に磁気
吸引する分力が小さく、ロータをフィールドコアに支持
する軸受やハウジングに従動軸を支持する軸受など、こ
れら軸受に作用するスラスト荷重が増大することはない
（請求項１）。

【００２７】また、係合手段の噛合いがはずれることに
より、アーマチュアがロータから後退して磁気回路の磁
気抵抗が大きくなる構造としたので、過負荷発生時の動
力伝達の遮断が瞬時にして行える（請求項２）。

【００２８】また、電磁コイルの外周面に隙間をおいて
調整リングやロータの外側円筒部が対向する構造とした
ので、電磁式安全継手の軽量化が図れる（請求項３）。

【００２９】また、調整リングとロータの外側円筒部が
先端に行くほど磁路断面積が小さくなる構造としたの
で、磁束の半径方向への迂回が良好となる（請求項
４）。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である電磁式安全継手の断
面図である。

【図２】磁気回路の磁気抵抗を小さくしたときの要部拡
大断面図である。

【図３】磁気回路の磁気抵抗を大きくしたときの要部拡
大断面図である。

【図４】この発明の他の実施例である電磁式安全継手の
上半分のみの断面図である。

【符号の説明】

３…フィールドコア、６…ロータ、６ｂ…外側円筒部、
６ｆ…噛合い歯、７…継鉄、８…電磁コイル、９…調整
リング、１６…アーマチュア、１６ｂ…噛合い歯、１７
…圧縮コイルばね。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多条に巻回された電磁コイルが外部と絶
   縁されて固定されたフィールドコアと、このフィールド
   コアの外周面に軸線方向の位置調整を自在に嵌合されて
   固定された調整リングと、この調整リングと半径方向の
   隙間をおいて重ね合わされた外側円筒部が形成されたロ
   ータと、このロータに磁気吸着されるアーマチュアと、
   このアーマチュアを前記ロータから引き離す弾性部材と
   を備え、前記電磁コイルの磁束が、前記調整リングから
   前記ロータの外側円筒部に流れ前記アーマチュアに迂回
   される磁気回路を形成するとともに、前記ロータの外側
   円筒部に対して前記調整リングを軸線方向に移動させる
   ことにより、前記磁気回路の磁気抵抗を調整したことを
   特徴とする電磁式安全継手。
2. 【請求項２】 前記ロータと前記アーマチュアとの間に
   は係合手段が介在され、この係合手段の噛合いがはずれ
   たとき前記ロータから後退する前記アーマチュアを、前
   記弾性部材により前記ロータからさらに引き離すことを
   特徴とする請求項１記載の電磁式安全継手。
3. 【請求項３】 前記フィールドコアに固定された前記電
   磁コイルの外周面と、前記調整リングの内周面または前
   記ロータの外側円筒部の内周面とが、前記隙間より大き
   な半径方向の隙間をおいて対向することを特徴とする請
   求項１または２記載の電磁式安全継手。
4. 【請求項４】 前記調整リングと前記ロータの外側円筒
   部は、先端に行くほど磁路断面積が小さくなることを特
   徴とする請求項１、２または３記載の電磁式安全継手。