JP2000257647A - 自動着脱カップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動軸系を自動結合でき、トルクの伝達が確
実で回転加減速が低容量モータで短時間で行え、自動セ
ンタリングできる自動着脱カップリング装置を提供す
る。 【解決手段】 駆動側クラッチ３１が先端に結合された
カップリング軸６と、カップリング軸６を回転自在に支
えるホルダー７と、ホルダー７を前進させる付勢スプリ
ング２７と、ホルダー７を上下変位自在かつ左右変位自
在に支持する支持スプリング２２と、カップリング軸６
を駆動モーター２に接続する伸縮自在なユニバーサルジ
ョイント５とからなる。被動クラッチ４１は、クラッチ
胴４２の外表面に回転自在に軸支された複数の回転体４
３と、ガイド孔４６とからなり、駆動側クラッチ３１
は、クラッチ胴３２の外表面に固定され、前方に突出し
たセンタリング爪３３と、前方に突出したガイド棒とか
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動着脱カップリン
グ装置に関する。さらに詳しくは、厚板や薄板、形鋼、
棒線材、鋼管等は、複数段の圧延スタンドを設けた圧延
ラインで圧延成形していくが、常時同じ圧延スタンドを
用いるわけではなく、材料の仕上げ寸法の変更や圧延ス
タンドの保守点検等の理由により、圧延スタンドは適宜
交換して使用される。このような圧延ラインにおいて、
ラインの一側には駆動モータと減速機が固定的に配置さ
れており、ラインの他側から圧延スタンドが出し入れさ
れ、ライン中に設置された圧延スタンドは駆動側の減速
機と自動着脱カップリングを介して接続される。また、
これらの圧延スタンド内にあって外部から調整が必要な
圧下調整機構等の駆動も自動着脱カップリングを介して
動力が伝達される。さらに前記駆動ロール等のほかにア
イドラロールを有する４ロール圧延機では、アイドラロ
ールの予駆動装置が設けられることがあり、この予駆動
装置も、ラインの一側に固定的に設けた駆動モータと自
動着脱カップリングを介して接続される。本発明は、こ
のような圧延スタンドのほか、固定の駆動側と移動する
被駆動機器の間における駆動系の着脱に一般的に用いら
れる自動着脱カップリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動着脱カップリングとして、実
公平８−７９２１号公報に記載されたカットアウト形ギ
アカップリングがある。この従来例は、圧延スタンドの
駆動軸の先端に設けた外歯と、減速機の出力軸の先端に
設けた内歯とを噛み合わせたり噛み合いを外したりする
ことにより、着脱する機構を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記従来例
では、歯の噛み合わせをしやすくするため、歯端を面取
りしているが、それでも結合する確率が低く、しかも、
内歯と外歯を用いるとギヤカップリングの回転径が大き
くなって慣性モーメントが大きくなり大容量モータでな
いと加減速性能が劣り、さらに芯ズレの大きい状態では
使えないという問題がある。

【０００４】本発明は上記事情に鑑み、 駆動側が地上固定で、被動側が入れ替りの多い圧延ス
タンド等の機器において、駆動軸系を自動結合、自動分
離できること、 自動結合は、トルク伝達の確実な機械的結合ができる
こと、 回転体の慣性モーメントを最少にして、回転加減速を
低容量モータで短時間で行えること、 ロール圧下調整やガイド位置調整等で、被動側軸の位
置が変り、ある程度芯ズレが生じても、結合の際に自動
センタリングして着脱できること、 が達成できる自動着脱カップリング装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の自動着脱カッ
プリング装置は、被動側クラッチと共に噛み合いクラッ
チを構成する駆動側クラッチと、該駆動側クラッチが先
端に結合されたカップリング軸と、該カップリング軸を
回転自在に支えるホルダーと、該ホルダーを前進させた
り後退させる前後進手段と、前記ホルダーを上下変位自
在かつ左右変位自在に支持する変位許容型支持手段と、
前記カップリング軸を駆動モーターに接続する伸縮自在
なユニバーサルジョイントとからなることを特徴とす
る。請求項２の自動着脱カップリング装置は、請求項１
記載の発明において、前記被動クラッチが、被動軸に固
定されており、先端にクラッチ爪を有するクラッチ胴
と、該クラッチ胴の外表面に、該クラッチ胴の軸心と直
交する軸まわりに回転自在に取付けられた複数の回転体
と、前記クラッチ胴の軸心に形成されたガイド孔とから
なり、前記駆動側クラッチが、前記カップリング軸に固
定されており、先端にクラッチ爪を有するクラッチ胴
と、該クラッチ胴の外表面に固定され、前方に突出した
センタリング爪と、前記クラッチ胴の軸心に固定され、
前方に突出したガイド棒とからなることを特徴とする。
請求項３の自動着脱カップリング装置は、請求項２記載
の発明において、前記被動クラッチが、そのクラッチ胴
の外周に等間隔に配置された４個の前記回転体を備えて
おり、前記駆動クラッチが、そのクラッチ胴の外周に等
間隔に配置された２枚のセンタリング爪を備えており、
該センタリング爪が、その先端部を平面視三角形に形成
され、前記ガイド棒がその先端部を円錐形に形成されて
いることを特徴とする。請求項４の自動着脱カップリン
グ装置は、請求項１記載の発明において、前記前後進手
段が、前記ホルダーを前後進自在に支持するスライドユ
ニットと、前記ホルダーを前方に弾発付勢する付勢スプ
リングと、前記ホルダーを後退操作するシフトレバーと
からなることを特徴とする。請求項５の自動着脱カップ
リング装置は、請求項１記載の発明において、前記変位
許容型支持手段が、前記スライドユニットと前記ホルダ
ーの間に、ルーズに取付けられた支持ピンと、該支持ピ
ンに外挿され前記スライドユニットと前記ホルダーの間
に配置され、前記ホルダーを弾発的に支持する支持スプ
リングとからなることを特徴とする。

【０００６】請求項１の発明によれば、カップリング軸
を支えるホルダーを前後進させることができるので、固
定の駆動側と移動する被動側との間で自動結合・自動分
離が可能であり、機械的に噛み合う噛み合いクラッチを
用いているので、トルクを確実に伝達でき、変位許容型
支持手段によりカップリング軸を支持するホルダーが上
下左右に変位可能にし、かつ動力を伝達するユニバーサ
ルジョイントがカップリング軸の変位に追従するので、
芯ズレした被動側クラッチに対しても駆動側クラッチを
噛み合いさせることができる。請求項２の発明によれ
ば、駆動側クラッチが被動側に前進すると、ガイド棒が
被動クラッチのガイド孔に進入することによって、軸方
向のアライメントが揃えられ、センタリング爪が回転体
に係合することによって、駆動側クラッチと被動側クラ
ッチとの回転方向の位相合わせが行われて、クラッチ同
士が噛み合わされる。このようなガイド作用によって、
噛み合い時の自動センタリングが行われるので、噛み合
いが円滑である。また、大径になりがちなギヤを用いな
いので、慣性モーメントも小さくなり、低容量モータで
も加減速性能を向上できる。請求項３の発明によれば、
ガイド棒の先端が円錐形であることにより被動クラッチ
の上下左右方向の変位に対し軸方向のアライメントを揃
えることができ、センタリング爪の三角形の先端傾斜縁
が被動クラッチの回転体に接触することにより、両クラ
ッチ胴の回転位相を合わすようにセンタリングできるの
で、自動結合が円滑に行える。請求項４の発明によれ
ば、付勢スプリングによりカップリング軸と駆動クラッ
チを支持するホルダーを前進させるので、シフトレバー
を解除するだけで自動結合することができる。また、噛
み合い解除はシフトレバーの操作で任意に行える。請求
項５の発明によれば、ルーズに取付けられた支持ピンと
弾発的に支持する支持スプリングにより、カップリング
軸と駆動クラッチを支持するホルダーは上下左右に変位
自在であるので、芯ズレした被動クラッチに対する結合
が容易に行える。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係る自
動着脱カップリング装置の平面図、図２は同自動着脱カ
ップリング装置の側面図、図３は図２のIII 線矢視図、
図４の(A)図は噛み合いカップリングのセンタリング動
作の説明図、同(B) 図はセンタリング爪の噛み合い動作
の説明図、図５は駆動側クラッチ３１と被動側クラッチ
４１の部分斜視図、図６は図４のVI線矢視図、図７の
(A) 図は噛み合いカップリングの噛み合い状態の断面
図、同(B) 図は(A) 図のＢ線矢視断面図である。

【０００８】図１〜２において、１は地上に固定された
駆動側のベースであり、電動モータ２と本実施形態の自
動着脱カップリング装置Ａが設置されている。３は被動
側の移動フレームであり、例えば圧延ラインに対し直交
方向から進退する圧延スタンドのアイドラロール予駆動
装置の一部である。この移動フレーム３には被動側の減
速機４が設置されている。

【０００９】前記自動着脱カップリング装置Ａの詳細を
説明する。５はユニバーサルジョイントであり、軸部は
外筒５ａと内筒５ｂとから構成されている。この外筒５
ａと内筒５ｂはスプラインにより軸方向伸縮自在となっ
ている。６はカップリング軸で、前記ユニバーサルジョ
イント５により電動モータ２に連結されている。前記カ
ップリング軸６はホルダー７に通され、ベアリングを介
して回転自在に支持されている。このホルダー７の下方
において、ベース１の上面にはスライドユニット１０が
設置されている。このスライドユニット１０はスライド
ベアリング１１とスライドベース１２とからなり、スラ
イドベアリング１１はベース１上に固定され、スライド
ベース１２はスライドベアリング１１上を前後方向に前
後進する。

【００１０】図２〜３に示すように、前記ホルダー７
は、変位許容型支持手段２０で支持されている。このホ
ルダー７の下面に取付けられたブラケット１５にはガイ
ドローラ１４が回転自在に軸支されている。前記変位許
容型支持手段２０は、支持ピン２１と支持スプリング２
２を備えている。支持ピン２１は４本用いられ、各支持
ピン２１の下端はスライドベース１２の前後左右の４カ
所に形成した孔に通されてルーズに取付けられており、
かつ各支持ピン２１の上端はホルダー７の支持板７ａ、
７ａの前後左右の４カ所に形成された孔に通されてルー
ズに取付けられている。そして、コイルバネ型の支持ス
プリング２２は前記支持ピン２１に外挿され、スライド
ベース１２とホルダー７の支持板７ａの間に介装されて
いる。この構造により、ホルダー７は常時上方に付勢さ
れているが、下向きに変位させることも可能である。そ
して、ホルダー７は支持ピン２１を左右に傾斜させて左
右に変位することも可能であり、この場合カップリング
軸６は斜め左右方向に向きを傾斜させることになる。

【００１１】図１に示すように、前記ユニバーサルジョ
イント５の下面におけるベース１上には、スプリング支
持板２５が立設されており、このスプリング支持板２５
と前記ホルダー７との間には、左右２本のガイド棒２６
が取付けられ、このガイド棒２６に付勢スプリング２７
が外挿されている。この付勢スプリング２７はホルダー
７とスプリグ支持板２５の間に弾発的に介装されている
ので、ホルダー７を常時前方に付勢している。

【００１２】図２に示すように、前記ベース１にはシフ
トレバー１７が軸１８で回転自在に支持されており、こ
のシフトレバー１７を手動あるいは適宜の機構で回動さ
せると、前記ホルダー７の下面のガイドローラ１４を押
し動かすことができる。実線で示すように、シフトレバ
ー１７を時計方向に回動させてガイドローラ１４を押し
ておくと、後述する噛み合いクラッチ３０は非結合位置
に位置する。想像線で示すようにシフトレバー１７を反
時計方向に回動させると、前記付勢スプリング２７の弾
発力によりホルダー７およびスライドベース１２は前進
させられる。この結果、後述する噛み合いクラッチ３０
は噛み合わされる。

【００１３】図１〜２に示すように、前記カップリング
軸６の先端には駆動側クラッチ３１が結合され、一方、
減速機４の主軸には被動側クラッチ４１が結合されてい
る。これらの駆動側クラッチ３１と被動側クラッチ４１
とで、噛み合いクラッチ３０が構成されている。

【００１４】つぎに、前記噛み合いクラッチ３０の詳細
を図４〜６に基づき説明する。噛み合いクラッチ３０を
構成する駆動側クラッチ３１と被動側クラッチ４１は、
いずれも図５に示すように、円筒状のクラッチ胴３２，
４２の先端部に頑丈な複数本のクラッチ爪32a ，42a を
円筒方向等間隔に形成しており、互いのクラッチ爪32a
，42a を噛み合わせることにより、トルク伝達を確実
にできるようにしたものである。そして、この駆動側ク
ラッチ３１と被動側クラッチ４１には、噛み合い時に軸
方向のアライメントと、回転方向の位相を合わせる次の
ようなガイド手段が設けられている。前記駆動側クラッ
チ３１は図４(A) に示すように、クラッチ胴３２にセン
タリング爪３３と、ガイド棒３４が設けられたものであ
る。前記クラッチ胴３２は既述のごとく略円筒状の部材
で、前記クラッチ軸６の先端部に固定されている。前記
センタリング爪３３は２本用いられ、クラッチ胴３２の
外周に軸対称に取付けられ、前方に突出している。この
センタリング爪３３の先端部は同図(B) に示すように、
平面視で三角形であり、その傾斜した側縁33a は後述す
る被動側クラッチ４１との位相合せ作用に重要である。
前記ガイド棒３４はクラッチ胴３２の軸心に取付けられ
ている。なお、このガイド棒３４は別体の部材をクラッ
チ胴３２に取付けてもよく、クラッチ軸６の先端部をク
ラッチ胴３２に貫通させたものでもよい。このガイド棒
３４の先端部は円錐形に形成されている。この円錐部分
も被動側クラッチ４１に対するセンタリング動作に重要
である。

【００１５】前記被動側クラッチ４１は図４および図６
に示すように、略円筒状のクラッチ胴４２とその外周に
取付けられた回転体４３とから構成されている。前記ク
ラッチ胴４２は減速機４の主軸８に結合されている。前
記回転体４３は、例えば小形のベアリングなどが用いら
れ、４個がクラッチ胴の外周に軸対称等間隔にピン４４
で軸支されている。このピン４４は、クラッチ胴４２の
軸心に対し直交する軸を有している。したがって、この
回転体４３はクラッチ胴４２の軸心に直交する軸まわり
に回転自在である。また、クラッチ胴４２の中心には、
ブッシュ４５が挿入され、そのブッシュ４５の貫通孔は
ガイド孔４６となっている。このガイド孔４６は駆動側
クラッチ３１のガイド棒３４の挿入により、共にセンタ
リング作用をするものである。

【００１６】本実施形態の噛み合いクラッチ３０は上記
のように、頑丈なクラッチ爪32a ，42a を機械的に噛み
合わせるので、トルク伝達が確実である。そして、噛み
合い時には、ガイド棒３４がガイド孔４６に進入して軸
方向のアライメントを揃え、同時にクラッチ胴４２の外
周に取付けた回転体４３にセンタリング爪３３が側方か
ら係合してクラッチ胴３２とクラッチ胴４２の爪の位相
をセンタリングする。このように、機械的結合を用いる
のでトルクの伝達が確実であり、しかも直径がギヤカッ
プリングほど大きくならないので、慣性モーメントが小
さくなり、低容量モータであっても俊敏な加減速を可能
とすることができる。

【００１７】つぎに、この自動着脱カップリング装置の
着脱作用を説明する。 （結合操作）まず、図１〜２に矢印ａで示す方向に被動
側機器が進入し、ライン上に位置する。この状態で、シ
フトレバー１７は実線図示位置であり、駆動側クラッチ
３１は後退している。ここでシフトレバー１７を反時計
廻りに動かすと、付勢スプリング２７の弾発作用により
駆動側クラッチ３１は前進し、被動側クラッチ４１と噛
み合おうとする。このとき、被動側機器の主軸８は駆動
側クラッチ３１に対し芯ズレを起こしていても、駆動側
クラッチ３１は、カップリング軸６のホルダー７が支持
スプリング２２で浮上状態に支持されているので、上下
左右に変位可能であり、図４(A)に示すように、ガイド
棒３４が被動側クラッチ４１のガイド孔４６に進入する
ことができる。とくに、ガイド棒３４の先端は円錐形で
あるので、少しでもガイド孔４６に入ると、あとは互い
の案内作用で、軸心が一致するように嵌り合う。このよ
うに、ガイド棒３４がガイド孔４６に進入する過程で、
図４(B) に示すように、センタリング爪３３は、その側
縁33a で回転体４３に接触するが、前進方向の力と軸ま
わりの回転が組み合わさって、斜め前方の力ｆが発生
し、センタリング爪３３は、隣接する回転体４３、４３
の間にすべり込んでいく。このことにより、被動側クラ
ッチ４１と駆動側クラッチ３１の位相合わせが行われ
る。

【００１８】このようにして、駆動側クラッチ３１が被
動側クラッチ４１に向けて完全に前進すると、互いのク
ラッチ爪32a ，42a 同士の噛み合いが完了する。この状
態が図７の(A) 図および(B) 図である。このとき、セン
タリング爪３３は２個の回転体４３の間に嵌まってお
り、クラッチ爪32a ，42a 同士も確実に噛み合ってい
る。そして、この噛み合いは機械的結合であるからトル
クの伝達が確実である。

【００１９】（離脱操作）離脱操作は、図１〜２に示す
被動側機器を矢印ａと反対方向に移動させることでよ
い。この場合、被動側クラッチ４１は駆動側クラッチ３
１から、何物とも干渉することなく離脱する。なお、こ
の後、駆動側クラッチ３１は次の結合操作に備えて、シ
フトレバー１７を回動させて後退させておくとよい。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、自動結合・自
動分離が可能であり、トルクを確実に伝達でき、芯ズレ
した被動側クラッチに対しても駆動側クラッチを噛み合
いさせることができる。請求項２の発明によれば、ガイ
ド棒とガイド孔によってセンタリングされ、センタリン
グ爪が回転体に係合することによって、位相合わせが行
われ、噛み合い時の自動結合が円滑に行われる。請求項
３の発明によれば、ガイド棒の先端の円錐形状によるセ
ンタリングとセンタリング爪の先端傾斜縁による回転位
相合わせにより、より一層、自動結合が円滑に行える。
請求項４の発明によれば、シフトレバーを解除するだけ
で自動結合ができる。また、自動解除もシフトレバーの
操作で任意に行える。請求項５の発明によれば、カップ
リング軸と駆動クラッチを支持するホルダーは上下左右
に変位自在であるので、芯ズレした被動クラッチに対す
る結合が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る自動着脱カップリン
グ装置の平面図である。

【図２】同自動着脱カップリング装置の側面図である。

【図３】図２のIII 線矢視図である。

【図４】(A) 図は噛み合いカップリングのセンタリング
動作の説明図、同(B) 図はセンタリング爪の噛み合い動
作の説明図である。

【図５】駆動側クラッチ３１と被動側クラッチ４１の部
分斜視図である。

【図６】図４のVI線矢視図である。

【図７】(A) 図は噛み合いカップリングの噛み合い状態
の断面図、同(B) 図は(A) 図のＢ線矢視断面図である。

【符号の説明】

５ ユニバーサルジョイント ６ カップリング軸 ７ ホルダー １０ スライドユニット １１ スライドベアリング １２ スライドベース ２０ 変位許容型支持手段 ２１ 支持ピン ２２ 支持スプリング ３１ 駆動側クラッチ ３２ クラッチ胴 ３３ センタリング爪 ３４ ガイド棒 ４１ 被動側クラッチ ４２ クラッチ胴 ４３ 回転体 ４６ ガイド孔

フロントページの続き (72)発明者 丹下 武志 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 新開 巖洋 岡山県倉敷市水島川崎通り１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 3J056 AA02 AA62 BA01 BA06 BE30 CA02 DA04 GA01 GA26

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被動側クラッチと共に噛み合いクラッチを
   構成する駆動側クラッチと、該駆動側クラッチが先端に
   結合されたカップリング軸と、該カップリング軸を回転
   自在に支えるホルダーと、該ホルダーを前進させたり後
   退させる前後進手段と、前記ホルダーを上下変位自在か
   つ左右変位自在に支持する変位許容型支持手段と、前記
   カップリング軸を駆動モーターに接続する伸縮自在なユ
   ニバーサルジョイントとからなることを特徴とする自動
   着脱カップリング装置。
2. 【請求項２】前記被動クラッチが、被動軸に固定されて
   おり、先端にクラッチ爪を有するクラッチ胴と、該クラ
   ッチ胴の外表面に、該クラッチ胴の軸心と直交する軸ま
   わりに回転自在に取付けられた複数の回転体と、前記ク
   ラッチ胴の軸心に形成されたガイド孔とからなり、前記
   駆動側クラッチが、前記カップリング軸に固定されてお
   り、先端にクラッチ爪を有するクラッチ胴と、該クラッ
   チ胴の外表面に固定され、前方に突出したセンタリング
   爪と、前記クラッチ胴の軸心に固定され、前方に突出し
   たガイド棒とからなることを特徴とする請求項１記載の
   自動着脱カップリング装置。
3. 【請求項３】前記被動クラッチが、そのクラッチ胴の外
   周に等間隔に配置された４個の前記回転体を備えてお
   り、前記駆動クラッチが、そのクラッチ胴の外周に等間
   隔に配置された２枚のセンタリング爪を備えており、該
   センタリング爪が、その先端部を平面視三角形に形成さ
   れ、前記ガイド棒がその先端部を円錐形に形成されてい
   ることを特徴とする請求項２記載の自動着脱カップリン
   グ装置。
4. 【請求項４】前記前後進手段が、前記ホルダーを前後進
   自在に支持するスライドユニットと、前記ホルダーを前
   方に弾発付勢する付勢スプリングと、前記ホルダーを後
   退操作するシフトレバーとからなることを特徴とする請
   求項１記載の自動着脱カップリング装置。
5. 【請求項５】前記変位許容型支持手段が、前記スライド
   ユニットと前記ホルダーの間に、ルーズに取付けられた
   支持ピンと、該支持ピンに外挿され前記スライドユニッ
   トと前記ホルダーの間に配置され、前記ホルダーを弾発
   的に支持する支持スプリングとからなることを特徴とす
   る請求項１記載の自動着脱カップリング装置。