WO2020203735A1 - トルクリミッタ、それを用いた装置およびそれのトルクの調整方法 - Google Patents

トルクリミッタ、それを用いた装置およびそれのトルクの調整方法 Download PDF

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external magnetic
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平山　正
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ヤマウチ株式会社
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    • H02K49/065—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the synchronous type hysteresis type
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    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators

Definitions

  • the present invention relates to a torque limiter, a device using the limiter, and a method for adjusting the torque thereof.
  • the torque limiter is composed of permanent magnets facing each other and a hysteresis material.
  • those capable of changing the generated hysteresis torque are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-017141 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-218154 (Patent Document 2). ..
  • Patent Document 1 discloses that the generated hysteresis torque is changed by changing the facing area between the magnet and the hysteresis material. Further, Patent Document 2 discloses that the generated hysteresis torque is changed by changing the electric power supplied to the electromagnet by the electric power adjusting means.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is a torque limiter capable of changing the generated hysteresis torque with a simple structure, a device using the torque limiter, and a device using the torque limiter. It is to provide a method of adjusting its torque.
  • the torque limiter has a first rotating body having a cylindrical outer peripheral portion and a cylindrical inner peripheral portion facing the cylindrical outer peripheral portion, and is coaxial with each other with the first rotating body.
  • a second rotating body provided so as to be relatively rotatable, a permanent magnet provided on either the cylindrical outer peripheral portion of the first rotating body or the cylindrical inner peripheral portion of the second rotating body, and the first rotation.
  • a hysteresis material provided on either the cylindrical outer peripheral portion of the body or the cylindrical inner peripheral portion of the second rotating body, and an external magnetic field that affects the hysteresis torque generated by the permanent magnet and the hysteresis material are applied. It is provided with an external magnetic field applying means.
  • the device using the torque limiter according to one aspect of the present invention is attached to a rotating shaft provided so as to be rotatable.
  • the torque limiter has a first rotating body having a cylindrical outer peripheral portion and a cylindrical inner peripheral portion facing the cylindrical outer peripheral portion, and is provided so as to be rotatable relative to each other coaxially with the first rotating body.
  • a permanent magnet is provided on one of the cylindrical outer peripheral portion of the first rotating body and the cylindrical inner peripheral portion of the second rotating body, and a hysteresis material is provided on the other.
  • An external magnetic field applying means for applying an external magnetic field that affects the hysteresis torque generated by the permanent magnet and the hysteresis material is provided in the vicinity of the torque limiter.
  • the external magnetic field applying means is provided so that the distance from the torque limiter is variable.
  • the method for adjusting the torque of the torque limiter includes a permanent magnet and a hysteresis material arranged to face each other, and an external magnetic field that affects the hysteresis torque generated by the permanent magnet and the hysteresis material.
  • the magnitude of the hysteresis torque is adjusted by arranging the external magnetic field applying means for applying the force close to the torque limiter.
  • the external magnetic field applying means includes an element that applies an external magnetic field, and adjusts the magnitude of the hysteresis torque by changing the number of elements that apply an external magnetic field.
  • the external magnetic field applying means includes an element that applies an external magnetic field, and adjusts the magnitude of the hysteresis torque by changing the distance between the element that applies the external magnetic field and the torque limiter.
  • the device using the limiter, and the torque adjusting method thereof it is possible to change the generated hysteresis torque with a simple structure.
  • (A) It is a figure which takes out and shows the torque limiter of the apparatus which used the torque limiter which concerns on embodiment of this invention, and (b) is the schematic diagram which shows the outline structure of the apparatus which used the torque limiter. It is a figure which shows the outline structure of the torque limiter which concerns on embodiment of this invention, (a) is a sectional view, and (b) is a perspective view. It is a figure which shows the torque adjustment method of the torque limiter which concerns on embodiment of this invention, (a) is a side view, (b) is a front view. It is a graph which shows the relationship between the distance between the element which gives an external magnetic field, the outer circumference of a torque limiter, and the generated hysteresis torque. It is a figure which shows an example of the apparatus which used the torque limiter, (a) shows the state which two or more sheets are guided, and (b) shows the state which the friction roller and the paper feed roller are rotating around. ing.
  • General torque limiters include, for example, copiers, paper feed devices such as printers and facsimiles, bill feeding devices such as ATMs, color shift prevention tension mechanisms for transfer belts of color multifunction devices, audio equipment, and reel stand drive devices for video equipment. , Used in washing machines, etc.
  • FIG. 5 shows a double feed prevention mechanism of a paper feed device used in a printer or the like.
  • the friction roller 101 is pressed against the feeding roller 102 at a predetermined pressure.
  • the friction roller 101 is given a torque T in the direction of returning the paper 104 via the torque limiter 103.
  • the torque limiter 103 transmits rotation from the driving side, that is, the rotating shaft 160, to the driven side, that is, the friction roller 101 within a range of a predetermined torque value Ta, but when a torque exceeding a predetermined torque value Ta is generated, the torque limiter 103 transmits the rotation. It has a function to block the transmission of rotation.
  • the predetermined torque value Ta is set to a value larger than the frictional force between the papers and smaller than the rotational force of the feeding roller 102. Therefore, as shown in FIG. 5A, when two or more sheets 104 are guided between the feeding roller 102 and the friction roller 101, the second and subsequent sheets are separated from the first sheet. It is returned in the direction opposite to the traveling direction of the paper 104.
  • the rotation of the friction roller 101 is caused by the function of the torque limiter 103 to rotate the rotation shaft 160. It is blocked. As a result, as shown in FIG. 5B, the friction roller 101 rotates together with the feeding roller 102. In this way, the paper 104 is fed out one by one from the paper feeding device.
  • the torque limiter 103 is required to have a stable maximum value Ta of the transmission torque in order to reliably feed the paper 104 one by one from the paper feeding device.
  • the torque limiter is required to have different torque depending on, for example, the type of device, the place of use, and the function.
  • An example of a device in which a torque limiter is used as described above is a washing machine.
  • a washing machine when "washing" is performed, it is necessary to rotate the motor at a low speed, so that a large hysteresis torque is required.
  • the hysteresis torque is hardly required because the motor needs to be rotated at high speed. Therefore, a variable torque limiter capable of changing the generated hysteresis torque is desired.
  • a variable torque limiter capable of changing the generated hysteresis torque is desired.
  • a device using such a variable torque limiter will be described.
  • the torque limiter 1A is the same as a general torque limiter.
  • the torque limiter 1A faces the first rotating body 10 having a cylindrical outer peripheral portion, which is integrally rotated with a rotating shaft 60 for driving via a set screw (not shown), and the cylindrical outer peripheral portion.
  • a second rotating body 20 that has a cylindrical inner peripheral portion and is provided coaxially with the first rotating body 10 so as to be rotatable relative to each other.
  • the first rotating body 10 of the torque limiter 1A is attached to the drive source 61 via the rotating shaft 60.
  • the second rotating body 20 of the torque limiter 1 is attached to the mating member 62.
  • the drive source 61 is a motor
  • the mating member 62 is a retard roller (friction roller) provided by pressure contacting the feed roller (paper feed roller).
  • the first rotating body 10 includes a rotor shaft 11 and a cylindrical permanent magnet 12 provided on a cylindrical outer peripheral portion of the rotor shaft 11.
  • the rotor shaft 11 is made of, for example, a synthetic resin material.
  • the rotor shaft 11 may have at least a sliding portion 11b that slides on the second rotating body 20 and a sliding portion 11a that slides on the lid portion 40, which will be described later, made of a synthetic resin material.
  • the portions other than the sliding portions 11a and 11b may be made of other materials.
  • polyacetal resin polybutylene terephthalate resin (PBT), polyamide resin (PA), polyolefin resin, polyimide resin (PI), polycarbonate resin (PC), polyetheretherketone (PEEK), polypropylene.
  • POM polyacetal resin
  • PBT polybutylene terephthalate resin
  • PA polyamide resin
  • PI polyimide resin
  • PC polycarbonate resin
  • PEEK polyetheretherketone
  • PP Polyetherimide Resin
  • LCP Liquid Crystal Polymer
  • PEN Polyethernitrile Resin
  • PEK Polyetherketone
  • PPS Polyphenylene Sulfide Resin
  • PPO Polyphenylene Oxide Resin
  • resin resin
  • EP epoxy resin
  • EP acrylonitorubutagen-styrene
  • these synthetic resin materials include potassium titanate whiskers, tetrafluororesin (PTFE), solid lubricants (graphite, molybdenum disulfide, etc.), and oils in order to increase slidability, rigidity, and PV value.
  • a filler such as glass beads may be mixed.
  • the permanent magnet 12 is insert-molded on the outer peripheral surface of the rotor shaft 11 and protrudes from the outer peripheral surface of the rotor shaft 11 in the direction of the second rotating body 20.
  • a ferrite magnet and a rare earth magnet are used, but it is desirable to use a rare earth magnet from the viewpoint of downsizing the torque limiter and increasing the hysteresis torque.
  • rare earths include Nd-Fe-B magnets, Sm-Fe-N magnets, and Sm-Co magnets.
  • the second rotating body 20 includes a housing 21 and a cylindrical hysteresis material (semi-hard magnet) 22 provided on the cylindrical inner peripheral portion of the housing.
  • the second rotating body 20 faces the first rotating body 10 with a gap 30.
  • the hysteresis material 22 is insert-molded on the inner peripheral surface of the housing 21 and projects from the inner peripheral surface of the housing 21 in the direction of the rotor shaft 11. Further, the axial length of the hysteresis material 22 is substantially equal to the axial length of the permanent magnet 12.
  • Hysteresis torque is generated by rotating the permanent magnet 12 and the hysteresis material 22 so as to face each other. The magnitude of this hysteresis torque is substantially constant.
  • the hysteresis material 22 preferably has a magnetic flux density of 0.7 T or more and a coercive force of 2.5 to 12.5 kA / m, for example.
  • Examples of the hysteresis material 22 include Fe—Cr—Co alloys and Fe—Co alloys.
  • the configuration in which the permanent magnet 12 is provided on the first rotating body 10 and the hysteresis material 22 is provided on the second rotating body 20 has been described, but the hysteresis material 22 is provided on the first rotating body 10.
  • the permanent magnet 12 may be provided on the second rotating body 20.
  • the lid 40 is provided on the other end side in the axial direction between the rotor shaft 11 of the first rotating body 10 and the housing 21 of the second rotating body 20.
  • the engagement between the lid portion 40 and the housing 21 of the second rotating body 20 can take known technical means such as screwing and a fitting structure.
  • the lid portion 40 is slidable with respect to the sliding portion 11a of the first rotating body 10.
  • an external magnetic field applying means 63 is provided in the vicinity of the torque limiter 1A.
  • the external magnetic field applying means 63 applies an external magnetic field that affects the hysteresis torque (hereinafter, referred to as “generated torque”) generated by the permanent magnet 12 of the torque limiter 1A and the hysteresis material 22.
  • the external magnetic field applying means 63 is provided between the torque limiter 1A and the drive source 61, and is attached to the rotating shaft 60.
  • the external magnetic field applying means 63 includes, for example, a rotating body 64 attached to the rotating shaft 60 and an element 65 (hereinafter, simply referred to as “element 65”) that applies an external magnetic field attached to the rotating body 64.
  • the element 65 is preferably a permanent magnet.
  • the rotating body 64 has, for example, a disk shape, and may rotate together with the rotating shaft 60.
  • the proximity means that the distance between the outer surface of the torque limiter 1A and the surface of the element 65 of the external magnetic field applying means 63 is 100 mm or less, preferably 40 mm or less, more preferably 20 mm or less, and the outer surface of the torque limiter 1A. Also includes the fact that the surface of the element 65 of the external magnetic field applying means 63 is in contact with the surface.
  • the external magnetic field applying means 63 is provided so that the distance from the torque limiter 1A is variable. Specifically, as shown by the arrow A, the rotating body 64 can be moved in the axial direction along the rotating shaft 60. As a result, the generated torque can be reduced by bringing the external magnetic field applying means 63 closer to the torque limiter 1A, and the generated torque can be brought closer to the upper limit value of the torque limiter 1A by moving it away from the torque limiter 1A.
  • the element 65 of the external magnetic field applying means 63 may be provided so as to be movable in the direction indicated by the arrow B.
  • the generated torque can be reduced by moving the external magnetic field applying means 63 inward in the radial direction to bring it closer to the torque limiter 1A, and moving the external magnetic field applying means 63 outward in the radial direction to bring the torque limiter 1A closer to the torque limiter 1A.
  • the upper limit of the generated torque of the torque limiter 1A can be approached.
  • any element that gives an external magnetic field that affects the generated torque may be used, and not only the permanent magnet but also an electromagnet, a magnetic material, or the like. You may.
  • the external magnetic field applying means 63 As an example of the external magnetic field applying means 63, the one in which the element 65 is attached to the rotating body 64 attached to the rotating shaft 60 is used, but the external magnetic field applying means 63 is provided at a position close to the torque limiter 1A. As long as it is, the configuration is not limited to the above-mentioned configuration, and for example, it may be attached to the housing (not shown) of the device 6.
  • the external magnetic field applying means 63 is provided separately from the torque limiter 1A.
  • a torque limiter provided with an external magnetic field applying means will be described.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the torque limiter
  • FIG. 2B is a perspective view of the torque limiter.
  • the torque limiter 1 has substantially the same configuration as the torque limiter 1A described above, but the external magnetic field applying means is provided integrally with the torque limiter. Is different.
  • the external magnetic field applying means 50 is provided on the outside of the second rotating body 20, that is, on the outer peripheral surface of the housing 21. Specifically, a recess (not shown) is provided on the outer peripheral surface of the housing 21, and the external magnetic field applying means 50 is embedded in the recess.
  • the external magnetic field applying means 50 affects the generated torque. Specifically, by providing the external magnetic field applying means 50, the generated torque can be reduced as compared with the case where the external magnetic field applying means 50 is not provided.
  • the external magnetic field applying means 50 of the present embodiment is a permanent magnet, but it may be any one that generates an external magnetic field, and may be not only a permanent magnet but also, for example, an electromagnet or a magnetic material. As shown in FIG. 2B, a plurality of external magnetic field applying means 50 may be provided on the outer peripheral surface of the housing 21, or only one may be provided. By providing a plurality of external magnetic field applying means 50, the generated torque can be further reduced as compared with providing one external magnetic field applying means 50. This makes it possible to change the generated torque with a simple structure.
  • the external magnetic field applying means 50 is attached to the outer peripheral surface of the housing 21 of the second rotating body 20, the place where the external magnetic field applying means 50 is provided is not limited, for example, in the axial direction of the torque limiter 1. It may be provided at both ends, or may be provided on the rotor shaft 11 of the first rotating body 10.
  • FIG. 3A is a side view showing a method of adjusting the torque of the torque limiter 1A
  • FIG. 3B is a front view thereof.
  • an external magnetic field applying means 70 is provided in the vicinity of the torque limiter 1A.
  • the torque limiter used in this embodiment may have substantially the same configuration as the torque limiter 1A described above.
  • the external magnetic field applying means 70 of the present embodiment is provided separately from the device 6 described above, and is arranged close to the torque limiter 1A. Thereby, the magnitude of the generated torque of the torque limiter 1A can be adjusted.
  • the external magnetic field applying means 70 is formed by a support base.
  • the external magnetic field applying means 70 includes a vertical member 71 extending vertically, a base portion 72 supporting the lower end of the vertical member 71, a horizontal member 73 moving up and down along the vertical member 71, and a horizontal member. It includes an element 75 fixed to 73 and applying an external magnetic field (hereinafter, simply referred to as an element 75).
  • the element 75 is preferably a permanent magnet.
  • the element 75 is attached to the lower end of the cross member 73 and is provided so as to face the torque limiter 1A.
  • the horizontal member 73 is provided so as to be movable in the vertical direction along the vertical member 71.
  • the vertical movement of the cross member 73 may be performed automatically or manually.
  • the distance D (the shortest distance between the torque limiter 1A and the element 65) between the upper end of the torque limiter 1A and the lower end of the element 65 of the external magnetic field applying means 63 is 100 mm or less, preferably 40 mm or less, more preferably 20 mm or less. It suffices if it can be moved within a range. When the distance D is the minimum, it is when they are in contact with each other.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the distance D between the upper end of the torque limiter 1A and the lower end of the element 65 of the external magnetic field applying means 63 and the generated torque.
  • the inventor conducted an experiment using the instrument shown in FIG. 3 in order to investigate the relationship between this distance and the generated torque.
  • the inventor prepared a torque limiter 1A provided with a first rotating body provided with a permanent magnet and a second rotating body provided with a hysteresis material.
  • As the element 75 a sintered Nd-Fe-B magnet of a permanent magnet was used, and the surface magnetic flux thereof was 450 mT.
  • the generated torque when the distance is 0 mm, the lower end of the element 75 and the upper end of the torque limiter 1A are in contact with each other, and the generated torque is 414 gfcm.
  • the generated torque gradually increases, and when the distance between the element 75 and the torque limiter 1A is 10.48 mm, the generated torque becomes 635 gfcm.
  • the generated torque becomes 670 gfcm and becomes substantially flat. In this way, the generated torque could be arbitrarily changed between 410 gfcm and 670 gfcm.
  • the generated torque is 414 gfcm
  • the element 75 and the torque limiter 1A are brought into contact with each other, and if the generated torque is 675 gfcm, the distance between the element 75 and the torque limiter 1A is 33.55 mm. Good. That is, the generated torque can be reduced by reducing the distance between the element 75 and the torque limiter 1A, and the generated torque can be increased by increasing the distance between the element 75 and the torque limiter 1A. In this way, since it is only necessary to change the distance between the element 75 and the torque limiter 1A, it is possible to adjust the magnitude of the generated torque with a simple structure. With such a configuration, the magnitude of the generated torque can be adjusted by the user even after the torque limiter 1 is installed.
  • the support base 70 that supports the element 75 is used as the method for adjusting the torque of the torque limiter, but the present invention is not limited to this configuration.
  • the element 75 is brought closer to the torque limiter 1A, and when the user wants to return the generated torque to the original size, the user may move the element 75 away from the torque limiter 1A.
  • the distance between the element 75 and the torque limiter 1A has been described as being changed, but the number of elements 75 may be changed. Specifically, if it is desired to reduce the generated torque, the number of elements 75 may be increased, and if it is desired to return the generated torque to the original size, the number of elements 75 may be decreased.
  • a permanent magnet is used as the element 75 that applies an external magnetic field, but any magnet other than the permanent magnet such as an electromagnet, a device that generates an external magnetic field, or the like may be used as long as it applies an external magnetic field. It may be.
  • torque limiter 6 device (device) using torque limiter, 10 first rotating body, 11 rotor shaft, 11a, 11b sliding part, 12,75 permanent magnet, 20 second rotating body, 21 housing , 22 hysteresis material, 30 gap, 40 lid, 50, 63, 70 external magnetic field applying means, 60 rotating shaft, 61 drive source, 62 mating member, 64 rotating body, 65, 75 element that gives an external magnetic field, 70 support base, 71 vertical material, 72 base part, 73 horizontal material, 101 friction roller, 102 feeding roller, 104 paper, 160 rotating shaft.

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Abstract

第１回転体（１０）と、第１回転体と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体（２０）と、第１回転体および第２回転体のいずれか一方に設けられた永久磁石（１２）と、第１回転体および第２回転体のいずれか他方に設けられたヒステリシス材（２２）と、永久磁石とヒステリシス材とによって発生するヒステリシストルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える外部磁界付与手段（５０）とを備える。

Description

トルクリミッタ、それを用いた装置およびそれのトルクの調整方法
　この発明は、トルクリミッタ、それを用いた装置およびそれのトルクの調整方法に関する。
　一般的に、トルクリミッタは、相互に対向する永久磁石とヒステリシス材とから構成されている。このようなトルクリミッタにおいて、発生するヒステリシストルクを変更可能にしたものが、たとえば特開２００６－０１７１４１号公報（特許文献１）および特開平１１－２１８１５４号公報（特許文献２）に開示されている。
　特許文献１には、磁石とヒステリシス材との対向面積を変えることによって、発生するヒステリシストルクを変更することが開示されている。また、特許文献２には、電力調整手段によって、電磁石へ供給する電力を変化させることにより、発生するヒステリシストルクを変更させることが開示されている。
特開２００６－０１７１４１号公報 特開平１１－２１８１５４号公報
　特許文献１，２のトルクリミッタのように、発生するトルクリミッタを変更可能とすることは知られていたが、トルクリミッタの構造自体が複雑になっていた。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構造で、発生するヒステリシストルクを変更することが可能なトルクリミッタ、それを用いた装置およびそれのトルクの調整方法を提供することである。
　本発明の一態様に係るトルクリミッタは、円筒状外周部を有する第１回転体と、円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、第１回転体と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体と、第１回転体の円筒状外周部および第２回転体の円筒状内周部のいずれか一方に設けられた永久磁石と、第１回転体の円筒状外周部および第２回転体の円筒状内周部のいずれか他方に設けられたヒステリシス材と、永久磁石とヒステリシス材とによって発生するヒステリシストルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える外部磁界付与手段とを備える。
　本発明の一態様に係るトルクリミッタを用いた装置は、回転可能に設けられた回転軸に取り付けられている。トルクリミッタは、円筒状外周部を有する第１回転体と、円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、第１回転体と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体とを備え、第１回転体の円筒状外周部および第２回転体の円筒状内周部のいずれか一方には永久磁石が、いずれか他方にはヒステリシス材が設けられ、永久磁石とヒステリシス材とによって発生するヒステリシストルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える外部磁界付与手段が、トルクリミッタに近接して設けられる。
　好ましくは、外部磁界付与手段は、トルクリミッタとの間隔が可変となるように設けられている。
　本発明の一態様に係るトルクリミッタのトルクの調整方法は、対向して配置された永久磁石とヒステリシス材とを備え、永久磁石とヒステリシス材とによって発生するヒステリシストルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える外部磁界付与手段を、トルクリミッタに近接して配置することによって、ヒステリシストルクの大きさを調整する。
　好ましくは、外部磁界付与手段は、外部磁界を与える要素を含み、外部磁界を与える要素の個数を変えることによって、ヒステリシストルクの大きさを調整する。
　好ましくは、外部磁界付与手段は、外部磁界を与える要素を含み、外部磁界を与える要素とトルクリミッタとの距離を変えることによって、ヒステリシストルクの大きさを調整する。
　本発明のトルクリミッタ、それを用いた装置およびそれのトルクの調整方法によれば、簡易な構造で、発生するヒステリシストルクを変更することが可能となる。
（ａ）本発明の実施の形態に係る、トルクリミッタを用いた装置のトルクリミッタを取り出して示す図であり、（ｂ）トルクリミッタを用いた装置の概要構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るトルクリミッタの概要構成を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。 本発明の実施の形態に係る、トルクリミッタのトルクの調整方法を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は正面図である。 外部磁界を与える要素とトルクリミッタの外周との距離と、発生するヒステリシストルクとの関係を示すグラフである。 トルクリミッタを用いた装置の一例を示す図であり、（ａ）は２枚以上の用紙が案内された状態を示し、（ｂ）は摩擦ローラと給紙ローラが連れ回りしている状態を示している。
　本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　＜概要について＞
　一般的なトルクリミッタは、たとえば複写機、プリンタおよびファクシミリ等の給紙装置、ＡＴＭなどの紙幣繰出装置、カラー複合機の転写ベルトの色ズレ防止テンション機構、オーディオ機器、ビデオ機器のリール台駆動装置、洗濯機などに用いられる。
　トルクリミッタを用いた装置の一例として、給紙装置について説明する。図５は、プリンタなどに用いられる給紙装置の重送防止機構を示す。図５において摩擦ローラ１０１は給送ローラ１０２に所定圧で押し付けられている。この摩擦ローラ１０１には、トルクリミッタ１０３を介して用紙１０４を戻す方向のトルクＴが与えられている。トルクリミッタ１０３は、駆動側すなわち回転軸１６０から従動側すなわち摩擦ローラ１０１へ、所定のトルク値Ｔａの範囲内で回転を伝達するが、所定のトルク値Ｔａを超えるトルクが発生した場合には、回転の伝達を遮断する機能を有している。
　所定のトルク値Ｔａは、用紙同士の摩擦力よりは大きく、給送ローラ１０２の回転力よりは小さい値に設定されている。したがって、図５（ａ）に示すように、給送ローラ１０２と摩擦ローラ１０１との間に２枚以上の用紙１０４が案内されたときには、２枚目以降の用紙は１枚目と分離されて用紙１０４の進行方向とは逆の方向に戻される。
　しかし、給送ローラ１０２と摩擦ローラ１０１とが直接接しているか、１枚の用紙１０４のみを挟んで接しているときには、摩擦ローラ１０１の回転は、トルクリミッタ１０３の機能によって回転軸１６０の回転と遮断される。これにより、図５（ｂ）に示すように、摩擦ローラ１０１は、給送ローラ１０２と一緒に連れ回りする。このようにして、給紙装置からは用紙１０４が一枚ずつ送り出される。給紙装置から用紙１０４を１枚ずつ確実に送り出すためには、トルクリミッタ１０３には、伝達トルクの最大値Ｔａが安定していることが要求されている。
　一方で、トルクリミッタは、たとえば装置の種類、使用箇所、機能などに応じて、要求されるトルクが異なる。上述のようにトルクリミッタが用いられる装置の一例として、洗濯機が挙げられる。洗濯機において、「洗い」を行う場合は、モータを低速で回転させる必要があるため、大きなヒステリシストルクが必要となる。しかし、「乾燥」を行う場合は、モータを高速で回転させる必要があるため、ヒステリシストルクはほとんど必要ではない。そのため、発生するヒステリシストルクを変更させることが可能な可変式のトルクリミッタが望まれている。以下、このような可変式のトルクリミッタを用いた装置について説明する。
　＜トルクリミッタを用いた装置について＞
　図１（ａ）は、トルクリミッタ１Ａを取り出して示す図であり、図１（ｂ）は、トルクリミッタ１Ａを用いた装置６の概要構成を示す模式図である。図１（ｂ）を参照して、トルクリミッタを用いた装置６（以下、単に「装置６」という）は、回転可能に設けられた回転軸６０に取り付けられたトルクリミッタ１Ａを用いている。
　図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、トルクリミッタ１Ａは、一般的なトルクリミッタと同様である。トルクリミッタ１Ａは、駆動用の回転軸６０に止めネジ（図示なし）を介して一体的に回転するようにされた、円筒状外周部を有する第１回転体１０と、円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、第１回転体１０と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体２０とを含む。
　トルクリミッタ１Ａの第１回転体１０は、回転軸６０を介して駆動源６１に取り付けられる。トルクリミッタ１の第２回転体２０は、相手部材６２に取り付けられる。装置６が給紙装置の場合、駆動源６１は、モータであり、相手部材６２は、フィードローラ（給紙ローラ）に対して圧接して設けられるリタードローラ（摩擦ローラ）である。
　第１回転体１０は、ロータ軸１１と、ロータ軸１１の円筒状外周部に設けられた円筒状の永久磁石１２とを含む。ロータ軸１１は、たとえば合成樹脂材料で形成される。ロータ軸１１は、少なくとも第２回転体２０に対して摺動する摺動部１１ｂ、および、後述する蓋部４０に対して摺動する摺動部１１ａが合成樹脂材料で形成されていればよく、摺動部１１ａ，１１ｂ以外の部分は、他の材料で形成されていてもよい。
　合成樹脂材料としては、摺動性、耐熱性、寸法安定性、限界ＰＶ値の高いグレードおよび強度において優れたものが適している。具体的には、たとえばポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、樹脂、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ），ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシド樹脂（ＰＰＯ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）およびアクリロニトルーブタジェンースチレン（ＡＢＳ）などが挙げられる。また、これらの合成樹脂材料には、摺動性、剛性およびＰＶ値などを上げるために、チタン酸カリウムウィスカー、四フッ化樹脂(ＰＴＦＥ）、固体潤滑剤（グラファイト、二硫化モリブデンなど）、オイル、ガラスビーズなどの充填剤を混入してもよい。
　永久磁石１２は、ロータ軸１１の外周面にインサート成形されており、ロータ軸１１の外周面から第２回転体２０方向に突出している。永久磁石１２としては、たとえばフェライト磁石および希土類磁石（焼結磁石、樹脂磁石を含む）が用いられるが、トルクリミッタの小型化、ヒステリシストルクを高くする観点から、希土類磁石を用いることが望ましい。希土類としては、たとえばＮｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石、Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ磁石、Ｓｍ－Ｃｏ系磁石などが挙げられる。
　第２回転体２０は、ハウジング２１と、ハウジングの円筒状内周部に設けられた円筒状のヒステリシス材（半硬質磁石）２２とを含む。第２回転体２０は、第１回転体１０とギャップ３０を隔てて対向している。ヒステリシス材２２は、ハウジング２１の内周面にインサート成形されており、ハウジング２１の内周面からロータ軸１１方向に突出している。また、ヒステリシス材２２の軸方向の長さは、永久磁石１２の軸方向長さと略等しい。永久磁石１２とヒステリシス材２２を対向させて回転させることにより、ヒステリシストルクが発生する。このヒステリシストルクの大きさは、略一定である。
　ヒステリシス材２２は、たとえば磁束密度が０．７Ｔ以上であり、保磁力が２．５～１２．５ｋＡ／ｍであることが好ましい。ヒステリシス材２２としては、たとえばＦｅ－Ｃｒ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ系合金などが挙げられる。ヒステリシス材２２は、たとえば継ぎ目の無いシームレス状の円筒体、板状部材をカールした継ぎ目のある円筒体などが用いられる。
　なお、トルクリミッタの一例として、第１回転体１０に永久磁石１２が設けられ、第２回転体２０にヒステリシス材２２が設けられた構成を説明したが、第１回転体１０にヒステリシス材２２が設けられ、第２回転体２０に永久磁石１２が設けられていてもよい。
　第１回転体１０のロータ軸１１と第２回転体２０のハウジング２１との軸方向他端側には、蓋部４０が設けられることが好ましい。蓋部４０と第２回転体２０のハウジング２１との係合は、たとえばネジ止め、嵌合構造など、公知の技術手段を取ることができる。上述のように、蓋部４０は、第１回転体１０の摺動部１１ａに対して摺動可能である。
　図１（ｂ）に示すように、トルクリミッタ１Ａに近接して、外部磁界付与手段６３が設けられる。外部磁界付与手段６３は、トルクリミッタ１Ａの永久磁石１２とヒステリシス材２２とによって発生するヒステリシストルク（以下、「発生トルク」という）に対して影響を及ぼす外部磁界を与えるものである。外部磁界付与手段６３は、トルクリミッタ１Ａと駆動源６１との間に設けられ、回転軸６０に取り付けられる。
　外部磁界付与手段６３は、たとえば回転軸６０に取り付けられる回転体６４と、回転体６４上に取り付けられる外部磁界を与える要素６５（以下、単に「要素６５」という）とを含む。要素６５は、永久磁石であることが好ましい。また、回転体６４は、たとえば円盤状であり、回転軸６０と共に回転してもよい。外部磁界付与手段６３をトルクリミッタ１Ａに近接して設けることで、要素６５をトルクリミッタ１Ａに近接して設けることができ、トルクリミッタ１Ａの発生トルクを低減することができる。この永久磁石は、たとえば第１回転体１０の永久磁石１２の材質と同様である。また、近接とは、トルクリミッタ１Ａの外表面と外部磁界付与手段６３の要素６５の表面との距離が、１００ｍｍ以下、好ましくは４０ｍｍ以下、さらに好ましくは２０ｍｍ以下であり、トルクリミッタ１Ａの外表面と外部磁界付与手段６３の要素６５の表面とが接していることも含む。
　また、外部磁界付与手段６３は、トルクリミッタ１Ａとの距離が可変となるように設けられている。具体的には、矢印Ａで示すように、回転体６４を回転軸６０に沿って軸方向に移動させることができる。これにより、外部磁界付与手段６３をトルクリミッタ１Ａに近づけることで、発生トルクを小さくすることができ、トルクリミッタ１Ａから離すことで、トルクリミッタ１Ａの発生トルクの上限値に近づけることができる。
　また、外部磁界付与手段６３の要素６５を、矢印Ｂで示す方向に移動可能に設けてもよい。これにより、外部磁界付与手段６３を径方向内方に移動させてトルクリミッタ１Ａに近づけることで、発生トルクを小さくすることができ、外部磁界付与手段６３を径方向外方に移動させてトルクリミッタ１Ａから離すことで、トルクリミッタ１Ａの発生トルクの上限値に近づけることができる。
　このように、外部磁界付与手段６３の要素６５をトルクリミッタ１Ａに近接して設けることで、簡易な構造で、発生トルクが一定であるトルクリミッタ１Ａの発生トルクを変更することができる。
　なお、外部磁界付与手段６３の要素６５として永久磁石を用いたが、発生トルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える要素であればよく、永久磁石だけでなく、たとえば電磁石、磁性体などであってもよい。
　また、外部磁界付与手段６３の一例として、回転軸６０に取り付けられた回転体６４に要素６５を取り付けたものを用いたが、外部磁界付与手段６３は、トルクリミッタ１Ａに近接する位置に設けられるものであれば、上述した構成に限定されず、たとえば装置６の筐体（図示せず）に取り付けられるものなどであってもよい。
　上述した装置６では、外部磁界付与手段６３をトルクリミッタ１Ａとは別に設けた。以下、外部磁界付与手段を一体に設けたトルクリミッタについて説明する。
　＜トルクリミッタについて＞
　トルクリミッタ１について説明する。図２（ａ）はトルクリミッタの断面図であり、図２（ｂ）はトルクリミッタの斜視図である。図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して、トルクリミッタ１は、上述したトルクリミッタ１Ａの構成と略同一であるが、外部磁界付与手段がトルクリミッタと一体に設けられている点において異なる。
　具体的には、第２回転体２０の外側、すなわちハウジング２１の外周面には、外部磁界付与手段５０が設けられる。具体的には、ハウジング２１の外周面に凹部（図示せず）が設けられ、凹部内に外部磁界付与手段５０が埋め込まれる。外部磁界付与手段５０は、発生トルクに対して影響を及ぼすものである。具体的には、外部磁界付与手段５０を設けることで、外部磁界付与手段５０を設けない場合と比較して、発生トルクを小さくすることができる。
　本実施の形態の外部磁界付与手段５０は、永久磁石であるが、外部磁界を発生させるものであればよく、永久磁石だけでなく、たとえば電磁石、磁性体などであってもよい。図２（ｂ）に示すように、外部磁界付与手段５０は、ハウジング２１の外周面に複数設けられてもよいし、１つだけ設けられてもよい。外部磁界付与手段５０を複数設けることで、外部磁界付与手段５０を１つ設けることと比較して、発生トルクをより低減することができる。これにより、簡易な構造で、発生トルクを変更することが可能となる。
　また、外部磁界付与手段５０は、第２回転体２０のハウジング２１の外周面に取り付けられたが、外部磁界付与手段５０が設けられる箇所は限定されるものではなく、たとえばトルクリミッタ１の軸方向両端に設けてもよいし、第１回転体１０のロータ軸１１に設けてもよい。
　＜トルクリミッタのトルクの調整方法について＞
　次に、トルクリミッタ１Ａのトルクの調整方法について説明する。図３（ａ）は、トルクリミッタ１Ａのトルクの調整方法を示す側面図であり、図３（ｂ）は、その正面図である。トルクリミッタ１Ａの発生トルクを調整するために、トルクリミッタ１Ａの近傍に外部磁界付与手段７０を設けている。本実施の形態で用いられるトルクリミッタは、上述したトルクリミッタ１Ａの構成と略同じであってもよい。
　本実施の形態の外部磁界付与手段７０は、上述した装置６とは別に設けられ、トルクリミッタ１Ａに近接して配置されている。これにより、トルクリミッタ１Ａの発生トルクの大きさを調整することができる。
　このような構成の一例としては、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、外部磁界付与手段７０が、支持台で形成されている。具体的には、外部磁界付与手段７０は、上下に延びる縦材７１と、縦材７１の下端を支持するベース部７２と、縦材７１に沿って上下に移動する横材７３と、横材７３に固定され、外部磁界を与える要素７５（以下、単に要素７５という）とを含む。要素７５は、永久磁石であることが好ましい。要素７５は、横材７３の下方端に取り付けられ、トルクリミッタ１Ａと対向するように設けられる。
　横材７３は、矢印Ｃで示すように、縦材７１に沿って上下方向に移動可能に設けられている。横材７３の上下方向への移動は、自動で行われてもよいし、手動であってもよい。トルクリミッタ１Ａの上端と外部磁界付与手段６３の要素６５の下端との距離Ｄ（トルクリミッタ１Ａと要素６５との最短距離）は、最大で１００ｍｍ以下、好ましくは４０ｍｍ以下、さらに好ましくは２０ｍｍ以下の範囲で移動可能であればよい。距離Ｄが最小の場合は、それらが接している場合である。
　これにより、横材７３を下方に移動させると、トルクリミッタ１Ａと要素７５とが近づき、トルクリミッタ１Ａの発生トルクを小さくすることができる。また、横材７３を上方に移動させると、トルクリミッタ１Ａと要素７５とが離れ、トルクリミッタ１Ａの発生トルクの上限値に近づけることができる。
　図４は、トルクリミッタ１Ａの上端と外部磁界付与手段６３の要素６５の下端との距離Ｄと、発生トルクとの関係を示すグラフである。発明者は、この距離と発生トルクとの関係を調べるために、図３で示す器具を用いて実験を行った。発明者は、この実験を行うに際し、永久磁石を設けた第１回転体と、ヒステリシス材を設けた第２回転体とを備えたトルクリミッタ１Ａを準備した。要素７５としては、永久磁石の焼結Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ磁石を用い、その表面磁束は４５０ｍＴであった。
　図４を参照して、距離が０ｍｍの場合は、要素７５の下端とトルクリミッタ１Ａの上端とが接している状態であり、発生トルクは４１４ｇｆｃｍである。要素７５とトルクリミッタ１Ａを少しずつ離していくと、徐々に発生トルクは大きくなり、要素７５とトルクリミッタ１Ａとの距離が１０．４８ｍｍの場合は、発生トルクは６３５ｇｆｃｍとなる。さらに、要素７５とトルクリミッタ１Ａを少しずつ離していき、要素７５とトルクリミッタ１Ａとの距離が２１．６３ｍｍになると、発生トルクは６７０ｇｆｃｍとなり略横ばいとなる。このように、発生トルクを４１０ｇｆｃｍ～６７０ｇｆｃｍの間で任意に変更することができた。
　これにより、発生トルクを４１４ｇｆｃｍにしたい場合には、要素７５とトルクリミッタ１Ａを接するようにし、発生トルクを６７５ｇｆｃｍにしたい場合には、要素７５とトルクリミッタ１Ａとの距離を３３．５５ｍｍにすればよい。つまり、要素７５とトルクリミッタ１Ａとの距離を近づけることで、発生トルクを小さくすることができ、要素７５とトルクリミッタ１Ａとの距離を離すことで、発生トルクを大きくすることができる。このように、要素７５とトルクリミッタ１Ａとの距離を変えるだけでよいため、簡易な構造で、発生トルクの大きさを調整することが可能となる。このような構成により、トルクリミッタ１を設置した後であっても、ユーザで発生トルクの大きさを調節することが可能となる。
　なお、上記実施の形態において、トルクリミッタのトルクの調整方法として、要素７５を支持する支持台７０を用いたが、この構成に限定されない。たとえば、発生トルクを小さくしたい場合には、ユーザが要素７５をトルクリミッタ１Ａに近づけ、発生トルクをもとの大きさに戻したい場合には、ユーザが要素７５をトルクリミッタ１Ａから離せばよい。
　また、上記実施の形態において、トルクリミッタのトルクの調整方法として、要素７５とトルクリミッタ１Ａとの距離を変えるとして説明したが、要素７５の個数を変えてもよい。具体的には、発生トルクを小さくしたい場合には、要素７５の個数を多くし、発生トルクをもとの大きさに戻したい場合には、要素７５の個数を減らせばよい。
　さらに、上記実施の形態において、外部磁界を与える要素７５として永久磁石を用いたが、外部磁界を与えるものであればよく、たとえば、電磁石などの永久磁石以外の磁石、外部磁界を発生する装置などであってもよい。
　以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
　１，１Ａ，１０３　トルクリミッタ、６　トルクリミッタを用いた装置（装置）、１０　第１回転体、１１　ロータ軸、１１ａ，１１ｂ　摺動部、１２，７５　永久磁石、２０　第２回転体、２１　ハウジング、２２　ヒステリシス材、３０　ギャップ、４０　蓋部、５０，６３，７０　外部磁界付与手段、６０　回転軸、６１　駆動源、６２　相手部材、６４　回転体、６５，７５　外部磁界を与える要素（要素）、７０　支持台、７１　縦材、７２　ベース部、７３　横材、１０１　摩擦ローラ、１０２　給送ローラ、１０４　用紙、１６０　回転軸。

Claims (6)

  1. 　円筒状外周部を有する第１回転体と、
    　前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、前記第１回転体と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体と、
    　前記第１回転体の円筒状外周部および前記第２回転体の円筒状内周部のいずれか一方に設けられた永久磁石と、
    　前記第１回転体の円筒状外周部および前記第２回転体の円筒状内周部のいずれか他方に設けられたヒステリシス材と、
    　前記永久磁石と前記ヒステリシス材とによって発生するヒステリシストルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える外部磁界付与手段とを備える、トルクリミッタ。
  2. 　回転可能に設けられた回転軸に取り付けられたトルクリミッタを用いた装置であって、
    　前記トルクリミッタは、
    　円筒状外周部を有する第１回転体と、
    　前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、前記第１回転体と同軸上で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体とを備え、
    　前記第１回転体の円筒状外周部および前記第２回転体の円筒状内周部のいずれか一方には永久磁石が、いずれか他方にはヒステリシス材が設けられ、
    　前記永久磁石と前記ヒステリシス材とによって発生するヒステリシストルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える外部磁界付与手段が、前記トルクリミッタに近接して設けられる、トルクリミッタを用いた装置。
  3. 　前記外部磁界付与手段は、前記トルクリミッタとの間隔が可変となるように設けられている、請求項２に記載のトルクリミッタを用いた装置。
  4. 　対向して配置された永久磁石とヒステリシス材とを備えたトルクリミッタのトルクの調整方法において、
    　前記永久磁石と前記ヒステリシス材とによって発生するヒステリシストルクに対して影響を及ぼす外部磁界を与える外部磁界付与手段を、前記トルクリミッタに近接して配置することによって、前記ヒステリシストルクの大きさを調整する、トルクリミッタのトルクの調整方法。
  5. 　前記外部磁界付与手段は、外部磁界を与える要素を含み、
    　前記外部磁界を与える要素の個数を変えることによって、前記ヒステリシストルクの大きさを調整する、請求項４に記載のトルクリミッタのトルクの調整方法。
  6. 　前記外部磁界付与手段は、外部磁界を与える要素を含み、
    　前記外部磁界を与える要素と前記トルクリミッタとの距離を変えることによって、前記ヒステリシストルクの大きさを調整する、請求項４に記載のトルクリミッタのトルクの調整方法。
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