JPS58196331A - 電磁駆動装置 - 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】 本発明は、内蔵するクラッチコイルを励磁することによ
りモーター軸に設けたクラッチ摩擦部材と出力軸側に設
けたクラッチライニングとを圧接係合させ、常時高速運
転を行なうモーターの回転力を出力軸に伝達する電磁ク
ラッチ機構を有する電磁駆動装置に於て、前記クラッチ
ライニングの摩耗代の検出を行なう電磁駆動装置に係る
。

従来、上記電磁クラッチ機構を有する駆動装置に例えば
ミシン駆動用に用いられており、前記クラッチライニン
グの摩耗が促進し、クラッチライニングを担持した連結
部材とクラッチ摩擦部材が接触するようになると、前記
出力軸の速度が不安定になったり、あるいは圧接部に於
て金属と金属が当るようになるためかみ合ってしまい速
度制御不能となり、場合によっては高速で回転し止まら
なくなり危険でもあった。また、上記の如く金属同士が
当たるため非常に温度が上昇し危険でもあり、又一方、
前記クラッチ摩擦部材に金属同士の接触にともなう傷が
できて、補修が必要となってし呼うというアフターサー
ビス上の問題もあった。

しかし乍ら、従来上記欠点に対し、何らの対策も打たれ
ていないのが現状であった。

本発明は、金属同士が接触する前に上記摩耗代を検出し
、上記危険あるいは不具合を除去し１．安全な電磁駆動
装置を提供せんとするものである。

第１図は電磁クラッチモーターの構成を示すもので、フ
ライホイール１はモーター軸２に固定されており、常時
高速で回転している。磁性体金属よりなるクラッチ摩擦
部分３は前記フライホイール１に固定されており、クラ
ッチ固定鉄心４及び磁性体金属よりなるクラッチ連結部
材５との間に破線で示した磁気回路を構成し、クラッチ
コイル６の励磁によりφえなる磁束を生ずる。クラッチ
ライニング７は通常コルクが用いられ、前記クラッチ連
結部材６に接着され担持されている。前記クラッチ連結
部材５は出力軸８に固定されたスプライン軸９上をスラ
スト方向を自由に、回転方向を固定した形で移動可能と
なっている。

上記クラッチ機構と左右対称にそれぞれ、ブレーキコイ
ル１０．ブレーキ固定鉄心１１．ブレーキ摩擦部材１２
．ブレーキライニング１３．ブレーキ連結部材１４より
なるブレーキ機構が配置されており、上記ブレーキコイ
ル１ｏの励磁によりφＢなる磁束を破線で示す如く生ず
る。

上記のように構成された動作は下記の如く行なわれる。

前記クラッチコイル６を励磁すると、磁束φＡが生じ、
前記クラッチ連結部材５が常時高速回転するクラッチ摩
擦部材３の方に移動しクラッチライニング７が圧接係合
し、前記クラッチ摩擦部材３の回転力がクラッチ連結部
材６．スプライン軸９を介して出力軸８に伝達され、出
力軸８は急激に加速される。

よ 一方、設定速度ｌりも速度が上昇するとブレーキコイル
１０が励磁され、磁束φＢが破線に示す如く生じ、ブレ
ーキ連結部材１４がブレーキ摩擦部材１２の方に移動し
、ブレーキライニング１３の表面で圧接係合し、その静
止力が前記スプライン軸９を介して出力軸８に伝達され
、出力軸８は減速する。

この様にして、所定の速度が得られるが、通常の安定運
転状態に於ては前記クラッチコイル６の励磁力を調整し
、従って前記磁束φＡを調整し前記クラッチライニング
７の表面での圧接力を調整し、適当なすべりを生じさせ
る事により定速度が維持されるように動作が行なわれる
。

上記の如く、クラッチライニング７はその表面で常時す
べり乍ら速度制御がなされるため、必然的に摩耗が促進
され、遂には前記クラッチ連結部材６の端面からの前記
クラッチライニング７の高さＧｃが０となってしまいク
ラッチ摩擦部材３とクラッチ連結部材６が直接当たるよ
うになり、前記に述べたように発熱をともない危険な状
態ＶＣなると共に、そのかみ合いによって高速運転のま
ま止捷らなくなるなどの異常状態になる恐れがあった。

本発明に於いては上記異常状態に移る前に前記クラッチ
ライニング７の所定の摩耗代を検出し、前記危険な状態
を防止するものである。

ここで、前記ブレーキライニング１３も同様に合 摩耗が促進するが、圧接係メする相手のブレーキ摩擦部
材１２は常に静止しているので危険がない事、あるいは
通常前述したように中間速度運転はクラッチ側のみで主
として行なわれるので前記クラッチライニング７の方が
摩耗が早い事などの理由により、クラッチライニング７
の規定の摩耗代のみを検出する方法によっても本発明の
目的は達せられるものであり、以下その例について第２
図〜第６図を用いて説明する。

第２図に於て、１５は制御回路であり、マイコンを中心
とした論理ＩＣ回路で構成される。１６はパルス発生器
であり、単安定マルチバイブレークを中心として構成さ
れ、前記制御□□回路１６により設定されたパルス幅が
出力される。１７はモーター１８に内蔵されたクラッチ
コイル６を駆動するためのドライバ、１９は電流測定回
路、２０は比較器をそれぞれ示す。

第３図は上記をさらに具体化した構成例であり、特に前
記制御回路１５とパルス発生器１６は１チツプマイクロ
コンピユータ２１（以下マイコンと言う）で構成してい
る。

さらに第４図は動作のタイムチャートを示している。

第３図に於て、＋ｖＤＤクラッチコイル６・の駆動用直
流電源電圧を示し、十Ｖｃ　ｃはＩＣ回路駆動用の直流
安定化電源電圧を示している。父、２１ｒ１前述したよ
うに前記制御回路１６とパルス発生器１６を内蔵してい
るマイコンを示し、ＩＣ１はインバータＩＣであり、ダ
イオードＤ１を通じトランジスタＴＲ１をスイッチング
させ前記クラッチコイル６を駆動する。なお、ダイオー
ドＤ２および抵抗Ｒ１は前記トランジスタＴＲ１がオフ
した時にコレクタに発生する異常電圧を押さえ、該トラ
ンジスタを保護するためのフライホイール回路である。

前記トランジスタＴＲ１のエミッタに接続した抵抗Ｒ２
の両端の電圧は、前記トランジスタＴＲ１がオンした時
に前記クラッチコイル６に流れる電流に比例して変化す
る。前記抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３゜Ｒ４、Ｒ５およＯＰアン
プＩＣのＩＣ２とにより前記電流測定回路１９が構成さ
れ、前記コイル電流を表わす信号が必要なレベルに増幅
され信号Ｖａが出力される。

又、抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、可ｉ抵抗ｖＲ１、及びｏｐ
アンプＩＣのＩＣ３は、前記比較器２ｏを構成し、前記
信号Ｖａが、前記可変抵抗■Ｒ１により設定された電圧
ＶｃＫ達すると、前記ＩＣｓの出力ｖｂは反転する。

上記の如く構成された前記クラッチ連結部材５の端部か
らの前記クラッチギャップＧｃ検出動作は下記の如くな
る。

まず前記制御回路１５はパルス発生器１６に時間’ｌ’
？ｆ　Ｔ　１　ｆｘ　ルパルスを発生するよう指令し、
該パルス発生器１６はドライバ１７を通じクラッチコイ
ル６を時間Ｔ１だけ吸引する。この時間Ｔ１は前記クラ
ッチライニング７が前記クラッチ摩擦部材３に接するに
必要な時間が設定される。

次ＶＣ１前記フライホイール回路めＤ２　、Ｒ１を通じ
て流れるクラッチコイル電流が流れなくなる時間Ｔ２だ
け待った後、前記と同様にして・時間Ｔだけ前記クラッ
チコイル６を励磁する。該時間Ｔの経過後マイコン２１
は信号ｖｂがＨ″であれば゛正常”であり、Ｌ“であれ
ば゛ギャップ部”と判断する。

上述のギャップの検出の原理は、以下による。

すなわち、クラッチコイル６のインダクタンスＬはその
磁気回路のパーミアンスＰに比例して変化し、そのパー
ミアンスＰは鉄心部の磁気飽和がなければギャップ部の
距離の変化に応じて大きく変化する。すなわち、ギャッ
プが小さくなれはパーミアンスＰが大きくなり、インダ
クタンスＬが大きくなる如く変化する。一方、前記クラ
ッチコイル６の励磁電流の立ち上がり時間の目安となる
時定数τはτ＝　Ｌ／Ｒで表わされ、この式における直
列抵抗Ｒは一定であるのでτはインダクタンスＬに比例
すると言える。

従って、検出すべき前記クラッチギャップＧＣを治具な
どによりセットした状態において、あらかじめ第４図鎖
線■で示すように時間Ｔ経過後の信号Ｖａが基準電圧Ｖ
ｃと一致するようにセットしておけば、通常の使用にお
いて、摩耗が促進し規定値に達した事が検出可能となる
。

第５図に、前述の前記マイコン２１の動作をフローチャ
ートで示している。２２でクラッチライニング７が前記
クラッチ摩擦部材３に接するように移動させるようダミ
ーの前記クラッチコイル６の吸引用パルス信号を時間Ｔ
１だけ発生した後、前記クラッチコイル６の電流がほぼ
零となるまでの時間Ｔ２だけ待つ。

２３で、前記クラッチギャップＧＣの実測のため、時間
Ｔなる前記クラッチコイル吸引信号を発生する。

２４で、前記信号ｖｂをチュノクし、′Ｈ″であれば正
常、そうでなければギヤツブ小と判断し、以後の動作を
停止するような処理が行なわれる。

ここで、前記Ｔ１、あるいＶｉＴなる時間前記クラッチ
コイル６を励磁すると、その際、前記出力軸８がわずか
回転する現象が生ずるが、この対策として当クラッチギ
ャップＧｃの測定中前記ブレーキコイル１ｏを励磁する
方法を用いれば本発明はさらに有効に実現される。

又、通常前記ライニング７の摩耗は急激に生ずるもので
なく、従って電源をオンした直後に１同判定し、その後
は前記制御回路１５は直接ドライバ１７を介して前記ク
ラッチコイル６を駆動するという方式が本発明の有効な
一つの実現手段となると言える。

以上述べたように、本発明はまず時間Ｔ１の間前記クラ
ッチコイルを励磁した後時間Ｔ２の間待つという、いわ
ゆるダミーの区間を設け、その磁気回路を初期化した後
、前記ギャップＧｃの変化にともなうパーミアンスの変
化をコイルのインダクタンスの変化としてとらえ、従っ
て前記クラッチコイルへの励磁電流の時間推移の変化分
を所定の時間Ｔ後に検出する事により前記ギャップＧｃ
を検出するものであり、本発明によれば、従来の如く発
熱あるいは出力軸の暴走による危険を未然に防止でき、
捷た前記クラッチ摩擦部材表面が４１ｊ傷する前に検出
できるのでサービスにおいても有利であり、しかも単純
な回路構成で、安価に提供できるという多大なる効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は電磁クラッチモーターの断面図、第２図は本発
明の電磁駆動装置のブロック図、第３図は同装置に用い
る摩耗検出手段の回路図、第４図は同回路の動作説明図
、第６図は同摩耗検出の動作説明図である。 ２・・・・・・モーター軸、３・・・・・クラッチ摩擦
部材、４・・・・・・固定鉄心、５・・・・・・クラッ
チ連結部材、６・・・・・・クラッチコイル、７・・・
・・・クラッチライニング、８・・・・・・出力軸、１
５・・・・・・制御回路、１６・・・・・・パルス発生
器、１７・・・・・・ドライバ、１８・・・・・・モー
ター、１９・・・・・・電流測定回路、２０・・・・・
・比較器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ゥ１
＠　第 第２図 ３図 第４（！Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）常時高速運転を行なうモーターと、このモーター
   の一部に配置した磁性体金属よりなるクラッチ摩擦部材
   と、出力軸に配置し前記クラッチ摩擦部材に対向して、
   位置するクラッチライニングを担持したクラッチ連結部
   材と、前記クラッチ摩擦部材との間に適当なギャップを
   設けて配置した固定鉄心と、この固定鉄心の中央部に前
   記クラッチ摩擦部材と前記固定鉄心間に磁路を形成する
   如く配置したコイルと、このコイルに通電することによ
   り前記クラッチ摩擦部材とクラッチ連結部材とをクラッ
   チライニングを介して圧接係合させ、前記モーターの回
   転力を前記出力軸に伝達する如く前記コイルを励磁する
   制御手段と、前記クラッチライニングの摩耗代を検出゛
   する摩耗検出手段とより成り、前記摩耗検出手段は、前
   記側（財）手段からの指令に従い所定時間Ｔのパルス信
   号を発生するパルス発生手段と、前記時間Ｔの間前記コ
   イルを励磁するドライバと、前記コイルへの電流値を測
   定する電流測定手段と、前記時間Ｔ経過後の前記電流測
   定結果と規定値とを比較する比較器とにより構成し、前
   記時間Ｔ経過後の前記比較結果に基づき、前記制御手段
   が前記クラッチライニングの規定量以上の摩耗代を検出
   する如く摩耗検出動作を行なうよう構成した電磁駆動装
   置。 し）前記制御手段の指令に基づき前記パルス発生手段は
   、まずＴ１なるパルス信号を発生し、このパルス信号Ｔ
   １の間前記ドライバにより前記コイルを励磁した後、続
   いてＴ２なる時間経過後、前記摩耗検出動作を行なうよ
   う構成した特許請求の範囲第１項記載の電磁、駆動装置
   。