KR940001733B1

KR940001733B1 - 자기클러치

Info

Publication number: KR940001733B1
Application number: KR1019900014573A
Authority: KR
Inventors: 키요시 사에키; 토시노리 오오쯔키
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤; 다니이 아끼오
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1994-03-05
Also published as: KR910006637A; JPH03112358A; US5105928A

Abstract

내용 없음.

Description

자기클러치

제1도는 본 발명의 제1의실시예에 있어서의 자기클러치의 주요단면도.

제2도는 권취(卷取), 권출(卷出) 동작을 표시한 도면.

제3도는 동자기클러치의 위치토오크 특성도.

제4도는 동자기클러치를 사용한 경우의 장력(張力)과 두루마리반경의 관계도.

제5도는 본 발명의 제2의 실시예에 있어서의 자기클러치의 주요단면도.

제6도는 종래의 자기클러치의 주요단면도.

제7도는 종래의 자기클러치의 전달토오크 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 31 : 회전축 2, 36 : 종동쪽회전체

3, 34 : 히스테리시스성부재 4, 32 : 자성체부재

5, 53 : 원동쪽회전체 6 : 회전판

7 : 점성재 10 : 스페이서

38 : 자성유체 39 : 마그네트

본 발명은 예를들면 테이프나 종이등의 미디어나 와이어등의 권취나 권출동작시에 권취하여, 권출부재와 구동원과의 사이에 사용된는 자기클러치에 관한 것이다.

일반적으로, 테이프나 종이등의 미디어나 와이어등의 권취나 권출동작시에는 장력을 부하하면서 동작시키거나, 두루마리직경의 대소에 의해서 장력이 변화하고, 특히 고장력시에 있어서의 미디어나 와이어의 판단이나 구동원으로의 이상부하를 회피하기 위하여, 구동원과 권취, 권출부재와의 사이에 자기클러치를 설치하는 일이 많다.

이하 도면을 참조하여 상술한 종래의 자기클러치의 일예에 대해서 설명한다. 제6도, 제7도는 종래의 자기클러치를 표시한 것이다. 제6도에 있어서, (21)은 회전축(23)은 히스테리시스성부재, (22)는 이 부재(23)을 유지하여 회전축(21)에 고정하기 위한 종동쪽하우징, (24)는 자성체부재이고, (25)는 이 부재(24)를 유지하기 위한 원동쪽하우징, (26)은 원동쪽하우징(25)과 회전축(21)과의 회전동작을 분리하기 위한 베어링, (28)은 히스테리시스부재(23)와 자성체부재(24)와의 간극을 유지하기 위한 스페이서이다.

지금, 원동쪽하우징(25)에 일체화된 풀리(27)에 구동원(도시생략)으로부터 회전력이 전달되면, 원동쪽하우징(25)과 종동쪽하우징(22) 사이에 To인 전달토오크가 작용한다. 전달토오크 To는, 히스테리시스부재(23) 및 자성부재(24)의 각각의 재질, 체적이나 양자사이의 간극량에 의해서 결정되고, 제7도에 표시한 바와같이 상대회전속도에는 무관계로 일정하다고하는 특성을 가지고 있다.

그러나, 상기와 같은 구성에서는 전달토오크는 항상 일정하기 때문에, 예를들면 제2도에 표시한 바와같은 권취동작을 행한 경우, 제4도의 파선으로 표시한 바와같이 감기시작에 있어서는 두루마리직경이 작기 때문에 권취장력이 크고, 감는 마지막에 있어서는 두루마리직경이 크기 때문에 권취장력이 작게 된다. 이와 같은 상태에서 테이프나 종이등의 미디어나 와이어등을 권취하면, 감기시작부분에 있어서는 죄어감는 현상으로 권취대상물에 대단히 큰압축력이 작용하여 손상을 주게 되고, 감는 마지막 부분에 있어서는 스타아링(Starring)현상으로 고르지 못한 감김이 발생한다.

본 발명은 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로서, 미디어나 와이어등의 권취 또는 권출동작에 있어서, 감기시작부터 감기마지막까지 거의 일정한 장력을 얻을 수 있는 구조가 간단한 자기클러치를 제공하는 것을 목적으로한 것이다.

상기 목적은 히스테리시스부재 또는 자성체부재의 어느한쪽의 부재에, 점성저항에 의한 미끄럼마찰에 의해 회전축의 회전동작을 규제하는 수단을 설치함으로서 해결된다.

히스테리시스성부재와 자성체부재 사이에서 전달되는 전달토오크를 To로 하고, 이때의 회전축의 회전수를 n, 점성저항을 μ로하면, 점성저항 μ에 의한 미끄럼마찰에 의해 회전축의 회전동작이 규제되기 때문에, 이때의 전달토오크 T는,

T=To-μn

로 표시되며, 회전축의 회전수에 비례해서 전달토오크 T가 감소하여, 미디어나 와이어의 권취나 권출에 부하되는 장력은 리일의 최대직경, 최소직경의 사이에 있어서 제4도의 실선과 같이 그다지 변화가 없는 상태로 된다.

이하, 본 발명의 제1의 실시예에 있어서의 자기클러치에 대하여 제1도∼제4도를 참조하면서 설명한다.

제1도는 동자기클러치의 주요부 단면도이다. 제1도에 있어서, (1)은 회전축, (3)은 히스테리시스성부재, (2)는 히스테리시스성부재(3)을 유지하여, 회전축(1)과 동기해서 회전하는 종동쪽회전체, (4)는 자성체부재, (5)는 자성체부재(4)를 유지하여, 회전축(1)과는 비동기로 회전하는 원동쪽회전체, (8)을 베어링, (10)은 스페이서, (6)은 회전축(1)에 고정된 회전판, (7)은 점성재, (9)는 원동쪽회전축(5)에 고정된 풀리이다. 또, 제2도에 있어서, (12)는 구동원, (11)은 구동원 회전축에 배치된 풀리, (13)은 풀리(9)와 풀리(11)와의 사이에 팽팽하게 걸쳐진 벨트, (15)는 회전축(1)과 동기회전하는 리일, (14)는 리일(15)위에 권취되는 종이, 테이프 등의 미디어나 와이어이다.

이상과 같이 구성된 자기클러치에 대해서, 이하 제1도∼제4도를 사용하여 그 동작을 설명한다.

구동원(12)의 회전력은 풀리(11), 벨트(13)를 개재해서 풀리(9)에 전달된다. 풀리(9)는 원동쪽회전체(5)에 고정되고, 또한 원동쪽회전체(5)는 베어링(8)으로 지지되어 있기 때문에, 원동쪽회전체(5)는 구동원(12)의 회전력에 의해서, 회전축(1)의 회전과 비동기로 회전된다. 단, 원동쪽회전체(5)의 회전수는, 리일(15)위의 두루마리 직경이 최소인때에도, 정속이송된 미디어 또는 와이어(14)를 이완없이 권취할 수 있는 소정의 회전수로 되어 있다.

한편, 회전축(1)위의 스페이서(10)의 두께에 상당하는 갭을 가지고 대향하고 있는 히스테리시스성부재(3)와 자성체부재(4)는, 이 구성을 가지고 히스테리시스커플링의 기능을 가지고 있다. 히스테리시스커플링은, 철이나 영구자석등의 강자성체에 고변자계가 인가되었을 경우, 히스테리시스곡선을 그리며, 이때 히스테리시스곡선의 면적에 동등한 에너지가 히스테리시스손실로서 열에너지로 소비되고, 그 열에너지는 자계를 변화시키는데 필요한 일에 의해서 부여되는 히스테리시스현상을 이용한 것이다.

본 실시예의 경우, 히스테리시스성부재(3)로서는 철·코발트·니켈로 이루어진 등방성자석을, 또 자성체부재(4)로서는 철로 이루어진 습식이방성자석을 사용하고 있다. 히스테리시스성부재(3)와 자성체부재(4)와의 사이에 작용하는 전달토오크 To는,

To=(P/4π)·V·Eh

로 표시되며, 상대회전수에 관계없이 일정한 전달토오크가 작용한다.(단, P : 자석의 착자극수, V : 히스테리시스성부재의 체적, Eh : 단위체적당의 히스테리시스손)

지금, 리일(15)이 속도 V를 정속이송되고 있는 미디어나 와이어(14)를 반경 r로 권취하고 있다고하면, 그때의 회전축(1)의 각속도 ω는, ω=V/2πr로 된다. 회전판(6)은 회전축(1)에 고정되어 있으며, 점성재(7)의 점성계수를 μ로하면, 각속도 ω에서의 권취시에 회전판(6)에 작용하는 토오크 T'는 T'=μω로 표시되고, 종동쪽회전체(2)와 회전축(1)은 고정되어 있기 때문에, 종동쪽회전체(2)에는 토오크 T'가 부의 방향으로 작용한다. 상술한 바와같이 종동쪽회전체(2)에는 원동쪽회전체(5)로부터 전달토오크 To가 작용하고 있으므로, 리일(15)에 권취된 미디어 또는 와이어(14)의 두루마리반경이 r인때, 점성재(7)로부터 받은 저항 토오크 T'를 고려하였을 경우, T=To-T'의 전달토오크가 작용한다. 따라서 두루마리반경이 r인때에 미디어 또는 와이어(14)에 작용하는 장력 S는,

S=T/r=(To-T')r=To/r-μv/2πr²

로 되며, 점성재(7)의 점성에 의해서 결정되는 값 μ를 적절히 선택하면, 제4도의 실선으로 표시한 곡선과 같이 리일두루마리 반경이 최대직경·최소직경인때의 장력이 차이가 파선으로 표시한 종래의 장력이 차이에 비해서 현저하게 작게된다.

또, 스페이서(10)를 코일형상의 스프링으로 형성하고, 종동쪽회전체(2)의 회전축(1)에의 고정위치를 변경하므로서, 히스테리시스성부재(3)와 자성체부재(4)와의 사이의 전달토오크 To의 크기를 가변할 수 있기 때문에, 제4도에 있어서의 실선으로 표시한 곡선의 레벨을 여러 가지로 변화한 곡선을 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 동일회전축(1)위에 회전축(1)과 동기로 회전하는 히스테리시스성부재(3)와, 비동기로 회전하는 자성부재(4)를 어떤 간극을 벌려서 설치한 것에 있어서, 히스테리시스성부재(3)를 유지하는 종동쪽회전체(2)내의 점성에 의한 미끄럼마찰에 의해 회전축의 회전동작을 규제하는 수단(6), (7)을 설치하므로서, 종이나 테이프등의 와이어(14)등의 권취나 권출할때에 이들에게 부하하는 장력을 거의 일정하게 할수 있기 때문에, 죄어감거나 고르지 못한 감기가 없는 권취나 권출이 가능하다. 또 간극의 크기를 변화하므로서 부하하는 장력레벨을 바꾼 권취나 권출도 가능하다.

이하, 본 발명의 제2의 실시예에 대하여 제5도를 참조하면서 설명한다.

제5도에 있어서, (31)은 회전축, (32)는 자성체부재, (33)은 이 부재(32)를 유지하는 원동쪽회전체, (34)는 히스테리시스성부재, (35)는 철판, (36)은 히스테리시스성부재(34)와 철판(35)을 유지하여 베어링(37)을 개재해서 회전축(31)위에 배치하는 종동쪽회전체, (38)은 자성유체, (39)는 마그네트, (40)은 자성유체(38)와 마그네트(39)를 유지하여 베어링(41)을 개재해서 회전축(31)위에 배치하는 출력쪽회전체, (42)는 출력용풀리, (43)은 입력용풀리이다.

상기와 같이 구성된 자기클러치에 대하여 이하 그 동작을 설명한다. 지금, 구동원(도시생략)으로부터의 회전력이 입력용풀리(43)를 개재해서 원동쪽회전체(32)에 작용하면, 제1의 실시예에서도 설명한 바와같이 자성체부재(42)와 히스테리시스성부재(34)와의 사이에 To의 전달토오크가 작용한다. 한편 출력용회전체(40)에 설치되어 있는 마그네트(39)는 자성유체(38)의 이동을 규제하는 것이다. 이 자성유체(38)와 종동쪽회전체(36)에 설치된 철판(35)과의 사이에는 출력용풀리(42)의 각속도를 ω', 자성유체(38)의 점성계수를 μ'로하면, T"=μ'ω'의 토오크가 종동쪽회전체(36)의 회전을 방해하는 방향으로 작용한다. 따라서 자기클러치전체의 전달토오크 T'는 T'=To-T"=To-μ'ω'로되고, 감는 반경이 r인때에 미디어 와이어에 작용하는 장력 S는

S'=T'/r=(To-T")r=

To/r-μ'ω'/r

로되고, 자성유체(38)의 점성에 의해서 결정되는 값 μ'를 적절히 선택하면, 리일감는 반경이 최대직경·최소직경인때의 장력의 차이가 제4도의 실선으로 표시한 곡선과 같이 종래에 비해서 현저하게 작아진다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 동일회전축(31)위의 회전축(31)가 동기로 회전하는 자성체부재(32)와, 비동기로 회전하는 히스테리시스성부재(34)를 어느 간극을 열어서 설치한 것에 있어서, 히스테리시스성부재(34)를 유지하는 종동쪽회전체(36)에 설치되고, 점성에 의한 미끄럼마찰에 의해 종동쪽회전체(36)의 회전동작을 규제하는 수단(38), (39)를 설치하므로서, 종이나 테이프등의 미디어나 와이어등의 권취나 권출시에 이들에 부하하는 장력을 거의 일정하게 할 수 있기 때문에, 죄어감기나 고르지 못한 감기가 없는 권취나 권출이 가능하다. 또, 간극의 크기를 바꾸므로서 부하하는 장력레벨을 바꾼 권취나 권출도 가능하다.

또한 제1의 실시예 및 제2의 실시예에서, 자성체부재를 원동쪽회전체에, 또 히스테리시스성부재를 종동쪽회전체에 설치하였으나 히스테리시스성부재를 원동쪽 회전체에 자성부재를 종동부재에 설치해도 된다.

이상과 같이 본 발명은 회전축위에 히스테리시스성부재와 자성체부재를 어떤 간극을 벌려서 설치한 것에 있어서, 히스테리시스성부재를 유지하는 종동쪽회전체에 점성에 의한 미끄럼마찰에 의해 회전축의 회전동작을 규제하는 수단을 설치하므로서 종이나 테이프등의 미디어나 와이어등의 권취나 권출시에 이들에게 부여하는 장력을 거의 일정하게 할 수 있기 때문에 죄어감기나 고르지 못한 감기가 없는 권취나 권출이 가능하다.

또, 토오크전달에 따르는 외부전원이 불필요하기 때문에 안전성이 높아지는 동시에 전원전압동등의 영향을 받지 않는다.

또, 정역양회전에 응용할 수 있기 때문에 절환스위치가 필요없이 콤팩트한 구성이다.

Claims

자성체부재(4) 또는 히스테리시스성부재(3)를 유지하고, 또한 회전축(1)의 회전과는 비동기로 회전하는 원동쪽회전체(5)와, 히스테리시스성부재(3) 또는 자성체부재(4)를 유지하고, 또한 회전축(1)의 회전과 동기로 회전하는 종동쪽회전체(2)를 어떤 간극을 형성해서 회전축(1)위에 배치한 자기클러치에 있어서, 점성에 의한 미끄럼마찰에 의해 상기 회전축(1)의 회전동작을 규제하는 수단(6), (7)을 상기 종동쪽회전체(2)에 설치한 것을 특징으로하는 자기클러치
자성체부재(32) 또는 히스테리시스성부재(34)를 유지하고, 또한 회전축(31)의 회전과 동기로 회전하는 원동쪽회전체(33)와, 히스테리시스성부재(34) 또는 자성체부재(32)를 유지하고, 또한 회전축(31)의 회전과는 비동기로 회전하는 종동쪽회전체(36)를, 어떤 간극을 형성해서 회전축(31)위에 배치한 자기클러치에 있어서, 점성에 의한 미끄럼마찰에 의해 상기 회전축(31)의 회전동작을 규제하는 수단(38), (39)를 상기 종동쪽회전체(36)에 설치한 것을 특징으로하는 자기클러치.
제1항에 있어서, 상기 회전축(2)내에 설치되고, 점성저항에 의한 미끄럼마찰에 의해 회전축(1)의 회전동작을 규제하는 수단(6), (7)이, 점성재 및 회전축의 회전에 동기로 회전하는 부재로 이루어진 것을 특징으로하는 자기클러치.
제2항에 있어서, 상기 회전체(36)에 설치되고, 점성저항에 의한 미끄럼마찰에 의해 회전축(31)의 회전동작을 규제하는 수단(38), (39)이 자성유체 및 마그네트인 것을 특징으로 하는 자기클러치.
제1항에 또는 제2항에 있어서, 상기 원동쪽회전체(5), (33)와 종동쪽회전체(2), (36)와의 간극의 거리가 가변인 것을 특징으로 하는 자기클러치.