JPH11336793A - クラッチ装置並びに該装置を用いた動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクリミッタとして用いる磁気継手などに
併用して最適なクラッチ装置を提供する。また、キャッ
ピングマシンなどに用いて最適な動力伝達装置を提供す
る。 【解決手段】 磁気継手１は、上ハウジング３と仕切板
８との対向面と、下ハウジング５と仕切板８との対向面
に、永久磁石１０が個々に固着されている。また、ハウ
ジング２，３，５内に回転自在に支持された回転軸７に
は、永久磁石１０の磁界に配設されたヒステリシス材製
のディスク１１，１２が固定されている。また、下ハウ
ジング５から突出した回転軸７の軸端には、第１の噛合
い歯１４ａが形成された第１のハブ部材１４が固定され
ている。第１の噛合い歯１４ａと噛合う第２の噛合い歯
１５ａが形成された第２のハブ部材１５は、第１の軸受
１６を介してピストン１７に支持されている。ピストン
１７が嵌合されたシリンダ１９は、回転軸７に支持され
た連結部材２６に連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、キャッピングマシン
のトルクリミッタなどとして使用されている磁気継手と
併用されるクラッチ装置、並びにこれら磁気継手とクラ
ッチ装置が配設された動力伝達装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、キャッピングマシンの動力伝達装
置の磁気継手として、特開平９−１３５５６４号公報に
説明されているような磁気継手（トルクリミッタ）が開
発されている。該磁気継手は、外側のハウジングにキャ
ッピングマシンの駆動源側と連結された回転軸が装着さ
れるとともに、中心の回転軸がキャップを保持するキャ
ップ保持部材に連結される構造であり、ハウジング側に
固着された永久磁石の磁界に、回転軸に軸着されたヒス
テリシス材製のディスクを配設することにより、駆動源
側からキャップ保持部材に動力を伝達する装置である。
このような磁気継手を設けたキャッピングマシンは、キ
ャップを容器本体の口頚部に締め付けるための動力伝達
力（閉栓トルク）を磁気継手により調整できるので、キ
ャップの雌螺条や上記口頚部の雄螺条の破損を防止でき
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハウジ
ング側に固着された摩擦板と回転軸側に設けられた摩擦
板とを係合離間することにより動力の伝達とその伝達の
遮断を行う摩擦継手と相違して、従来の磁気継手には、
動力の伝達を遮断する装置（以下、クラッチ装置とい
う。）が設けられていない。また、永久磁石の磁束がデ
ィスク側に全く迂回されないように、磁界の中に磁気遮
蔽装置を設ければ、磁気継手においてもクラッチ装置を
設けた構造にすることができると考えられるが、装置全
体が回転する磁気継手にそのような磁気遮蔽装置を採用
することは非常に難しい。また、それが設計上可能であ
るとしても、磁気継手が大型で高価な継手になってしま
うと考えられる。

【０００４】一方、クラッチ装置として、空気圧や油圧
などの流体圧により作動する上記のような摩擦継手を併
用することも考えられるが、摩擦板の摩耗粉が飛散して
キャッピングマシンの周辺の環境が悪くなってしまう。
また、その摩擦板の摩耗に対する摩擦継手の保守点検が
必要であるなどの問題が生じる。しかも、摩擦継手のよ
うな摩擦板の摩擦係合力により動力を伝達するクラッチ
装置では、大きな動力（伝達トルク）を伝達するために
摩擦面の面積を大きくしなければならず、動力伝達装置
が大型になってしまう。

【０００５】この発明は、トルクリミッタとして用いる
磁気継手などに併用して最適なクラッチ装置を提供する
ことを第１の目的とする。また、これら磁気継手とクラ
ッチ装置が配設された小型な動力伝達装置を提供するこ
とを第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、出願人は、駆動側に設けられる噛合い歯と従
動側に設けられる噛合い歯との係合離間により動力の伝
達とその伝達の遮断を行うクラッチ装置（ツースクラッ
チ）を採用することにした。

【０００７】開発されたクラッチ装置は、請求項１に記
載されているように、フランジ部の側面に第１の噛合い
歯（実施の形態において符号１４ａ、以下同様に示
す。）が設けられた第１のハブ部材（１４）と、この第
１のハブ部材（１４）と同一軸線状に配設されていると
ともに、フランジ部の側面に前記第１の噛合い歯（１４
ａ）と係合離間する第２の噛合い歯（１５ａ）が設けら
れた第２のハブ部材（１５）と、この第２のハブ部材
（１５）のボス部に内輪が固定されている第１の軸受
（１６）と、この第１の軸受（１６）の外輪が固定され
ているとともに、前記第２のハブ部材（１５）のボス部
の外側に配設されたピストン（１７）と、このピストン
（１７）がシール部材（１８）を介して内側に嵌合され
たシリンダ（１９）と、これらピストン（１７）とシリ
ンダ（１９）の壁面により設けられた環状な作動流体供
給部（２０）と、前記第１のハブ部材（１４）から離間
させる方向に前記ピストン（１７）を付勢する戻しばね
（２５）と、前記第１、第２の噛合い歯（１４ａ，１５
ａ）の外側に被せられ、前記第１のハブ部材（１４）側
に第２の軸受（２７）を介して支持されているとともに
前記シリンダ（１９）に固定された連結部材（２６）と
を設けたことを特徴とする。

【０００８】また更に、上記第２の目的を達成するため
に、出願人は、磁気継手の回転軸に請求項１に記載され
たクラッチ装置を連結することにした。そして、キャッ
ピングマシンなどに用いて最適な動力伝達装置を開発し
た。

【０００９】開発された動力伝達装置は、請求項２に記
載されているように、ハウジング（２，３，５）と、こ
のハウジング（２，３，５）内に回転自在に挿入された
回転軸（７）と、この回転軸（７）に軸着されていると
ともに前記ハウジング（２，３，５）側に固着された永
久磁石（１０）の磁界に配設されたヒステリシス材製の
ディスク（１１，１２）と、フランジ部の側面に第１の
噛合い歯（１４ａ）が設けられているとともに、前記ハ
ウジング（２，３，５）から突出した前記回転軸（７）
の軸端に軸着された第１のハブ部材（１４）と、この第
１のハブ部材（１４）と同一軸線状に配設されていると
ともに、フランジ部の側面に前記第１の噛合い歯（１４
ａ）と係合離間する第２の噛合い歯（１５ａ）が設けら
れた第２のハブ部材（１５）と、この第２のハブ部材
（１５）のボス部に内輪が固定されている第１の軸受
（１６）と、この第１の軸受（１６）の外輪が固定され
ているとともに、前記第２のハブ部材（１５）のボス部
の外側に配設されたピストン（１７）と、このピストン
（１７）がシール部材（１８）を介して内側に嵌合され
たシリンダ（１９）と、これらピストン（１７）とシリ
ンダ（１９）の壁面により設けられた環状な作動流体供
給部（２０）と、前記第１のハブ部材（１４）から離間
させる方向に前記ピストン（１７）を付勢する戻しばね
（２５）と、前記第１、第２の噛合い歯（１４ａ，１５
ａ）の外側に被せられ、前記回転軸（７）の軸端に第２
の軸受（２７）を介して支持されるとともに前記シリン
ダ（１９）に固定された連結部材（２６）とを設けたこ
とを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態に基
づいて、クラッチ装置並びに該装置を用いた動力伝達装
置を説明する。図１は、キャッピングマシンのキャップ
保持部材に動力を伝達する動力伝達装置の断面図であ
り、駆動側に配設される磁気継手とキャップ保持部材側
に配設されるクラッチ装置とが、動力伝達系路に直列状
に連結されている。

【００１１】図１の動力伝達装置のうち、磁気継手１
は、円筒状の外ハウジング２の上方の開口部に、キャッ
ピングマシンの駆動側の回転軸（図示せぬ）が連結され
る環状な上ハウジング３が嵌合されている。また、上ハ
ウジング３の外周面に穿設されたねじ穴には、円周方向
に延びた外ハウジング２の長穴２ａから挿入されたねじ
４が螺合されている。一方、円筒状の外ハウジング２の
下方の開口部には、後で述べるクラッチ装置１３側に配
設された環状な下ハウジング５が嵌合されている。ま
た、下ハウジング５の外周面に穿設されたねじ穴には、
円周方向に延びた外ハウジング２の長穴２ｂから挿入さ
れたねじ６が螺合されている。

【００１２】これら上ハウジング３と下ハウジング５の
中心穴には、個々に軸受の外輪が圧入嵌合され抜け止め
されている。また、軸受の内輪は、中空軸状の回転軸７
の上方の軸端側と下方の軸端側に嵌合され、かつ各回転
軸７に螺合されたナットで固定されている。ハウジング
２，３，５内に挿入された部分の回転軸７上には、上ハ
ウジング３と下ハウジング５との間を等分割するように
配設された環状な仕切板８が軸受を介して回転自在に支
持されている。また、仕切板８の外周面は、外ハウジン
グ２に嵌合されてねじ９で一体に固定されている。

【００１３】上ハウジング３と仕切板８、下ハウジング
５と仕切板８の各対向面には、例えば円周方向を６等分
した状態でＮ極とＳ極が交互に形成された円板状の永久
磁石１０が個々に固着されている。また、これら永久磁
石１０の磁界には、各永久磁石１０と所定のエアギャッ
プをおいて、ヒステリシス材製のディスク１１，１２が
配設されている。また更に、これらディスク１１，１２
は、球状のキーを介して嵌合され回転軸７に軸着されて
いる。

【００１４】このような構造からなる磁気継手１には、
空気圧を作動源とするクラッチ装置（ツースクラッチ）
１３が連結されている。クラッチ装置１３は、下ハウジ
ング５から突出した回転軸７の軸端に軸着された第１の
ハブ部材１４と、回転軸７と同一軸線状に配設された第
２のハブ部材１５が設けられている。第１のハブ部材１
４は、図示せぬキーを介して回転軸７に嵌合されスナッ
プリングで抜け止めされている円筒状のボス部と、この
ボス部の端部に一体に形成された円板状のフランジ部と
を有する形状からなり、フランジ部の最外周部側面に歯
切り加工された複数の第１の噛合い歯１４ａが設けられ
ている。また、第２のハブ部材１５は、キャップ保持部
材の作動流体供給部と連通するエア通路が軸心に形成さ
れた図示せぬ回転軸が挿入される円筒状のボス部と、こ
のボス部の端部に一体に形成された円板状のフランジ部
とを有する形状からなり、フランジ部の最外周部側面に
は、第１の噛合い歯１４ａと係合離間する複数の第２の
噛合い歯１５ａが歯切り加工されている。

【００１５】第２のハブ部材１５のボス部には、内輪の
一方の端部がボス部側に突き当てられるまで圧入固定さ
れた第１の軸受１６が嵌合されている。また、この第１
の軸受１６は、外輪の一方の端部が内周面に設けた段付
き部に突き当てられるまで圧入固定され、円筒状のピス
トン１７の上記内周面に嵌合されている。ピストン１７
は、第２のハブ部材１５のフランジ部側に開口するとと
もに第１の軸受１６が嵌合された大径部１７ａと、この
大径部１７ａより外径寸法が小さい小径部１７ｂとを有
する形状からなり、シール部材１８（Ｏリング）を介し
てシリンダ１９の内側に嵌合されている。

【００１６】シリンダ１９は、シール部材１８が嵌合さ
れた環状溝が形成されているとともに、ピストン１７の
大径部１７ａが嵌合された内径寸法が大きい円筒状の内
周面と、シール部材１８が嵌合された環状溝が形成され
ているとともに、ピストン１７の小径部１７ｂが嵌合さ
れた内径寸法が小さい円筒状の内周面が形成されてい
る。そして、ピストン１７の大径部１７ａから小径部１
７ｂに移行する外側の壁面と、シリンダ１９の大きな内
周面から小さな内周面に移行する内側の壁面とにより、
環状な作動流体供給部２０が設けられている。

【００１７】また、シリンダ１９には、図示せぬ導管が
接続されるねじ穴２１と、このねじ穴２１と作動流体供
給部２０とを連通した流体通路２２が設けられている。
また更に、シリンダ１９の軸線方向の端面のうち、ピス
トン１７の小径部１７ｂの端部が突出した側の端面に
は、軸線方向に開口した複数のばね穴２３が、円周方向
に間隔をおいて設けられている。一方、ピストン１７の
上記の突出した端部には、当接板２４が嵌合されスナッ
プリングで抜け止めされている。そして、ばね穴２３と
当接板２４との間には、戻しばね（圧縮コイルばね）２
５が個々に介在されている。

【００１８】また、シリンダ１９の軸線方向の端面のう
ち、ばね穴２３が設けられた端面とは反対側の端面に
は、第１、第２の噛合い歯１４ａ，１５ａの外側に被せ
られた有底円筒状の連結部材２６が複数のねじで固定さ
れている。この連結部材２６の円板部に設けた中心穴に
は、回転軸７に内輪が圧入嵌合された第２の軸受２７の
外輪が圧入嵌合されている。そして、これらシリンダ１
９と連結部材２６は、磁気継手１の回転軸７に支持され
るとともに、シリンダ１９のねじ穴２１に図示せぬ導管
を接続することにより回転が制限される。

【００１９】以上のような構造からなる動力伝達装置
は、キャッピングマシンの駆動側の回転軸（図示せぬ）
を上ハウジング３に連結するとともに、第２のハブ部材
１５の軸穴にキャップ保持部材側の回転軸（図示せぬ）
をキー嵌合する。また、シリンダ１９のねじ穴２１に導
管（図示せぬ）を接続するなどの組立作業をすることに
より、キャッピングマシンに装着される。そして、キャ
ッピングマシンが駆動されると、ハウジング２，３，５
と仕切板８が回転するとともに、これら部材に固着され
た永久磁石１０も回転するので、その永久磁石１０の磁
束により磁化されているディスク１１，１２が回転す
る。

【００２０】一方、クラッチ装置１の作動流体供給部２
０には作動流体（空気）が供給され、戻しばね２５のば
ね力に抗してピストン１７が第１のハブ部材１４側に上
昇する。また、第２のハブ部材１５の第２の噛合い歯１
５ａが、第１のハブ部材１４の第１の噛合い歯１４ａに
係合する（噛合う）。したがって、ディスク１１，１２
が軸着された回転軸７と第１、第２のハブ部材１４，１
５が一体に回転するので、第２のハブ部材１５側に装着
されるキャップ保持部材に動力が伝達される。

【００２１】このような動力伝達状態において、作動流
体供給部２０への作動流体の供給を停止すると、戻しば
ね２５のばね力により、ピストン１７は第１のハブ部材
１４から離間する方向に下降する。また、第１、第２の
噛合い歯１４ａ，１５ａの噛合いがはずれる。したがっ
て、キャップ保持部材への動力の伝達が遮断される。

【００２２】なお、実施の形態の磁気継手１は、従来の
技術で説明した磁気継手と同様に、対向する永久磁石の
Ｎ極とＳ極の位置関係を調整することにより、動力伝達
力を調整することができる。即ち、上ハウジング３に固
着された永久磁石１０と仕切板８に固着された永久磁石
１０との位置調整は、ねじ４を取り外すとともに、下ハ
ウジング５に設けた挿入穴５ａに図示せぬ棒を差し込ん
だ後、上ハウジング３を固定した状態で、上記棒を使っ
て下ハウジング５と外ハウジング２、仕切板８を所定角
度だけ回動すればよい。同様に、下ハウジング５に固着
された永久磁石１０と仕切板８に固着された永久磁石１
０との位置調整も、ねじ６を取り外すとともに、上記棒
を使って下ハウジング５を所定角度だけ回動すればよ
い。

【００２３】以上、実施の形態として、磁気継手１とク
ラッチ装置１３とを併用した動力伝達装置を説明した
が、この発明の動力伝達装置は、回転軸に２枚のディス
クが軸着されたダブルタイプの磁気継手１ではなく、回
転軸に１枚のディスクが軸着されたシングルタイプの磁
気継手でもよい。また、ヒステリシス材製の円板からな
るディスク１１，１２ではなく、ヒステリシス材製の円
筒状部材をディスクとして回転軸に軸着するとともに、
円周方向の極性を交互に変えた円筒状の永久磁石を外ハ
ウジング２の内周面に固着した構造の磁気継手などであ
ってもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明のクラッチ装置
は、第１の噛合い歯が設けられた第１のハブ部材と、第
２の噛合い歯が設けられた第２のハブ部材とを同一軸線
状に配設するとともに、第１のハブ部材側に第２の軸受
を介して支持される連結部材と、第２のハブ部材側に第
１の軸受とピストンを介して支持されるシリンダとを連
結することにより、第１の噛合い歯と第２の噛合い歯が
軸線方向で対向する構造にしたので、磁気継手などの回
転軸に簡単に装着することができる。

【００２５】また、第１の噛合い歯と第２の噛合い歯と
の係合離間により動力の伝達とその伝達の遮断を行うク
ラッチ装置としたので、摩擦継手のような摩耗粉の飛散
がなく、装置の保守点検も余り必要ない。しかも、小型
であっても大きな動力伝達力が得られるので、軽量小型
なクラッチ装置を提供することができる。

【００２６】また更に、第１の噛合い歯と第２の噛合い
歯の外側に連結部材を被せた構造にしたので、外部から
異物が入り込むことがなく、第１，第２の噛合い歯の不
完全な噛合いを防止できる。

【００２７】一方、この発明の動力伝達装置は、磁気継
手の磁界に磁気遮蔽装置を設けなくても、動力の伝達を
完全に遮断することができる。しかも、動力の伝達を遮
断する装置として、第１、第２の噛合い歯が設けられた
クラッチ装置を採用したので、摩擦継手を併用した動力
伝達装置に比べて小型な動力伝達装置を提供することが
できる。

【００２８】また、第１の噛合い歯と第２の噛合い歯の
外側に連結部材を被せた構造にしたので、外部から異物
が入り込むことがなく、第１，第２の噛合い歯の不完全
な噛合いを防止できる。したがって、周辺の環境に影響
されることなく、動力の伝達とその伝達の遮断が確実に
できる動力伝達装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態として示された動力伝達
装置の断面図である。

【符号の説明】

１ …磁気継手 ２ …外ハウジング ３ …上ハウジング ５ …下ハウジング ７ …回転軸 ８ …仕切板 １０ …永久磁石 １１ …ディスク １２ …ディスク １３ …クラッチ装置 １４ …第１のハブ部材 １５ …第２のハブ部材 １６ …第１の軸受 １７ …ピストン １９ …シリンダ ２０ …作動流体供給部 ２５ …戻しばね ２６ …連結部材 ２７ …第２の軸受

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジ部の側面に第１の噛合い歯が設
   けられた第１のハブ部材と、この第１のハブ部材と同一
   軸線状に配設されているとともに、フランジ部の側面に
   前記第１の噛合い歯と係合離間する第２の噛合い歯が設
   けられた第２のハブ部材と、この第２のハブ部材のボス
   部に内輪が固定されている第１の軸受と、この第１の軸
   受の外輪が固定されているとともに、前記第２のハブ部
   材のボス部の外側に配設されたピストンと、このピスト
   ンがシール部材を介して内側に嵌合されたシリンダと、
   これらピストンとシリンダの壁面により設けられた環状
   な作動流体供給部と、前記第１のハブ部材から離間させ
   る方向に前記ピストンを付勢する戻しばねと、前記第
   １、第２の噛合い歯の外側に被せられ、前記第１のハブ
   部材側に第２の軸受を介して支持されるとともに前記シ
   リンダに固定された連結部材とを設けたことを特徴とす
   るクラッチ装置。
2. 【請求項２】 ハウジングと、このハウジング内に回転
   自在に挿入された回転軸と、この回転軸に軸着されてい
   るとともに前記ハウジング側に固着された永久磁石の磁
   界に配設されたヒステリシス材製のディスクと、フラン
   ジ部の側面に第１の噛合い歯が設けられているととも
   に、前記ハウジングから突出した前記回転軸の軸端に軸
   着された第１のハブ部材と、この第１のハブ部材と同一
   軸線状に配設されているとともに、フランジ部の側面に
   前記第１の噛合い歯と係合離間する第２の噛合い歯が設
   けられた第２のハブ部材と、この第２のハブ部材のボス
   部に内輪が固定されている第１の軸受と、この第１の軸
   受の外輪が固定されているとともに、前記第２のハブ部
   材のボス部の外側に配設されたピストンと、このピスト
   ンがシール部材を介して内側に嵌合されたシリンダと、
   これらピストンとシリンダの壁面により設けられた環状
   な作動流体供給部と、前記第１のハブ部材から離間させ
   る方向に前記ピストンを付勢する戻しばねと、前記第
   １、第２の噛合い歯の外側に被せられ、前記回転軸の軸
   端に第２の軸受を介して支持されるとともに前記シリン
   ダに固定された連結部材とを設けたことを特徴とする動
   力伝達装置。