JPH0716537Y2 - 電気転てつ機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、トングレールの転換を行う電気転てつ機に関
し、特に、モータから減速歯車機構への回転力の伝達に
磁気カップリングを用いるようにした電気転てつ機に関
する。

〈従来の技術〉 従来の電気転てつ機の構造を第５図に示し、その動作を
簡単に説明する。

電源投入によるモータ１の回転を減速歯車機構２により
減速し、該減速歯車機構の最終段の転換歯車2Aに設けた
転換ローラ３を回転させる。転換ローラ３は回転により
動作桿４のカム部4aに係合し、これにより、転換ローラ
３の円運動を動作桿４の往復直線運動に変換し、動作桿
４を介してトングレールを転換させる。そして、動作桿
４によるトングレールの転換動作後に、転換ローラ３は
カムバー５（６）のカム部5a（6a）にも係合し、ロック
ピース７（８）が移動してロックピース７（８）の突起
部7a（8a）が一対の鎖錠桿9A（9B）の切欠9a（9b）に挿
入され、鎖錠桿９を固定してトングレールを転換位置に
鎖錠する。また、前記ロックピース７（８）の移動によ
り転換終了時に回路制御器が動作して自動的にモータ電
源が切れるが、慣性があるためモータ１は即座に停止し
ないので、転換ローラ３をストッパ5A（6A）に当てるよ
うにしている。尚、10は手回しハンドルである。

ところで、転換動作時に異物が挟まりトングレールが所
定の転換終了位置まで移動できないときに、モータ１に
過大な負荷が作用してモータ１が焼損したり、また、転
換ローラ３とストッパ5A（6A）との衝突時の衝撃により
歯車等に悪影響を与えたりするのを防止するため、従来
の電気転てつ機では、減速歯車機構２のベベルギヤ2Bと
ピニオン2Cとの間にフリクションクラッチ11を介在させ
るのが一般的である。

前記フリクションクラッチ11は、互いに圧接した摩擦円
板の摩擦力を利用して回転を伝達するもので、前述した
異物が挟まった場合や転換ローラがストッパに衝突した
ときに、互いの摩擦円板の接触面がすべることにより、
モータ１への過負荷防止及び転換ローラ３とストッパ5A
（6A）との衝撃時の衝撃吸収を図っている。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来のフリクションクラッチの場合に
は、円板の圧接力が強過ぎると転換ローラとストッパと
の衝突時に充分な緩衝効果が得られず、異物が挟まった
時にはモータのスリップ電流が大きくなりエネルギ損失
が多くなる。また、円板の圧接力が弱過ぎると動作部分
の僅かな摩擦力の増加等によりモータが空転し易くなり
モータの回転力を伝達できずに転てつ機の転換不能を生
ずる。従って、円板の圧接力の調整が難しく面倒であ
る。また、円板の摩耗や温度変化等により圧接力が変化
するので、定期的な点検が必要であり、更には、長期間
使用していると摩耗により円板が擦り減り使用不能とな
るので部品交換が必要である。

本考案は上記の事情に鑑みなされたもので、磁気誘導作
用を利用した無接触式の磁気カップリングを用いて、モ
ータ側と歯車減速機構側とを連結することにより、上記
従来の問題点を解決することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、第１の考案では、トングレールに連結した動
作桿を、電動式の回転機構に係合させて往復直線動さ
せ、前記トングレールを転換させる構成の電気転てつ機
において、前記電動式回転機構のモータ（１）と減速歯
車機構（２）との間に介在する磁気カップリング（20）
を有し、前記磁気カップリング（20）は、出力軸（30）
と、モータ回転軸（1A）側の回転を前記出力軸（30）側
に伝達する回転伝達部（21,22,26,27）と、前記出力軸
（30）側の回転を制動するブレーキ部（21,23,32,33）
と、を備え、前記出力軸（30）は、モータ軸（1A）と略
同心状にケース（21）に回転自由に軸支され、減速歯車
機構（２）側に連結する構成であり、前記回転伝達部
（21,22,26,27）は、第１ホルダー（22）と、第１永久
磁石（26）と、第１磁性体（21）と、導体（27）と、で
構成され、前記第１ホルダー（22）は、磁性体からな
り、モータ回転軸（1A）に嵌入固定されてモータ回転軸
（1A）と一体に回転する構成であり、前記第１永久磁石
（26）は、第１ホルダー（22）の外周囲に間隔を設けて
複数個配置され、第１ホルダー半径方向に向いた磁極が
交互に反対であり、第１ホルダー（22）を介してモータ
回転軸（1A）と一体に回転する構成であり、前記第１磁
性体（21）は、前記第１永久磁石（26）周囲を覆う磁性
体で形成した前記ケース（21）が兼ねる構成であり、前
記導体（27）は、円筒状をなし、前記第１永久磁石（2
6）と前記ケース（21）の間に間隙を有して配置され、
前記出力軸（30）側に支持部材（31）を介して固定され
る構成であり、前記ブレーキ部（21,27,32,33）は、第
２ホルダー（32）と、第２永久磁石（33）と、第２磁性
体（21）と、前記導体（27）と、で構成され、前記第２
ホルダー（32）は、磁性体からなり、前記支持部材（3
1）を挟んで第１ホルダー（22）とは反対側に配置さ
れ、ケース（21）に固定される構成であり、前記第２永
久磁石（33）は、前記第１永久磁石（26）より容量が小
さく、第２ホルダー（32）の外周囲に間隔を設けて複数
個配置され、第２ホルダー半径方向に向いた磁極が交互
に反対となるよう設けられる構成であり、第２磁性体
（21）は、前記第２永久磁石（33）周囲を覆う前記ケー
ス（21）が兼ねる構成であり、前記導体（27）は、第２
永久磁石（33）とケース（21）の間に間隙を有して配置
されており、モータ（１）の回転で、第１ホルダー（2
2）を介して第１永久磁石（26）が回転し、導体（27）
に発生するうず電流の作用により導体（27）が回転し、
支持部材（31）を介して出力軸（30）が回転する一方、
前記導体（27）の回転で、ブレーキ部側に導体（27）の
回転に対して反対方向の力が発生して回転伝達部の回転
力より小さい制動力が発生する構成とした。

また、第２の考案では、回転伝達部（41,42,43）は、第
１ホルダー（41）、と、第１永久磁石（42）と、第１磁
性体（43）と、で構成され、前記第１ホルダー（41）
は、外周囲にリング状の溝を有し、モータ回転軸（1A）
に嵌入固定されてモータ回転軸（1A）と一体に回転する
構成であり、前記第１永久磁石（42）は、第１ホルダー
（41）の前記溝内に複数個設けられ、モータ回転軸（1
A）方向に向いた磁極が交互に反対となるよう配置さ
れ、第１ホルダー（41）を介してモータ回転軸（1A）と
一体に回転する構成であり、前記第１磁性体（43）は、
磁気ヒステリシスを有する磁性体からなり、リング状に
形成され、前記第１永久磁石（42）と対面配置され、支
持部材（31）を介して前記出力軸（30）側に固定される
構成であり、モータ（１）の回転で、第１ホルダー（4
1）を介して第１永久磁石（42）が回転し、第１永久磁
石（42）の磁力による吸引力が第１磁性体（43）に作用
し、第１磁性体（43）が所定のずれ角を持って回転し、
支持部材（31）を介して出力軸（30）が回転する構成と
した。

〈作用〉 上記第１の考案の構成おいて、回転伝達部では、モータ
回転軸の回転に伴って第１永久磁石が回転すると、第１
永久磁石から見た場合、導体は反対方向に回転したこと
になる。すると、導体が第１永久磁石から第１磁性体に
向かう磁束を切ることになり、導体にはフレミングの右
手の法則により起電力が発生しうず電流が流れる。うず
電流が流れると今度はこのうず電流と磁束との間にフレ
ミングの左手の法則による力が導体に作用して導体が回
転する。これにより、出力軸を介してモータの回転が減
速歯車機構に伝達される。この際、ブレーキ部では、回
転する導体が第２永久磁石から第２磁性体に向かう磁束
を切り、同様にして導体にうず電流が発生するが、この
場合には、第２永久磁石が固定されているため第２永久
磁石と導体との相対回転方向が回転伝達部とは逆となり
うず電流の方向が逆になるので、導体に作用する力が回
転伝達部とは反対方向となり導体の回転に対して制動力
として作用する。この制動力は、第１永久磁石が第２永
久磁石より容量が大きいため、回転伝達部から出力軸に
伝達する回転力よりは小さい。このため、モータ電源投
入時は、モータの回転により出力軸が回転して減速歯車
機構が回転し、モータの電源が切られた時は、ブレーキ
部側の制動力が、転換終了後の転換ローラとストッパと
の衝突時の衝撃を和らげる。

また、第２の考案では、回転伝達部において、モータの
回転に伴って第１永久磁石が回転すると、第１磁性体は
第１永久磁石が対面する毎に磁化され、磁気ヒステリシ
スのために、第１永久磁石の通過後即座には磁性が反転
せず第１永久磁石が第１磁性体との正対位置から所定角
度回転した後に反転する。そして、反転するまでは第１
永久磁石からの磁力で吸引されるため、第１永久磁石と
前記所定のずれ角を持って第１磁性体が回転する。これ
により、出力軸を介してモータの回転が減速歯車機構に
伝達される。この際、ブレーキ部では、第１の考案と同
様に第１磁性体の回転により回転する導体が第２永久磁
石から第２磁性体に向かう磁束を切り、導体にうず電流
が発生し、導体に第１磁性体の回転方向と逆の力が作用
し制動力となり、転換終了後の転換ローラとストッパと
の衝突時の衝撃を和らげる。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。尚、
第５図の従来例と同一要素には同一符号を付して説明を
省略する。

第１実施例を示す第１図において、モータ１は本実施例
の磁気カップリング20を介して減速歯車機構２に連結さ
れる。

次に磁気カップリング20の構成を説明する。

磁性体からなるケース21内に突入したモータ１の回転軸
1Aには、円板部22aと該円板部22a外周の筒状部22bとを
一体に成形した第１永久磁石を保持するための第１ホル
ダー22が嵌入され、カラー23を介して溝付きナット24に
より締付け固定されている。25は緩み止め用のピンであ
る。

前記第１ホルダー22は磁性体で形成され筒状部22bの外
周部に第２図に示す如く周方向に略等間隔に例えば６個
の方形状の第１永久磁石26が交互に磁極が反対になるよ
うケース21と所定の間隙を設けて固定されている。これ
により、第１永久磁石26,ケース21及び第１ホルダー22
により第２図の破線で示す磁束の流れを有する磁気回路
が構成される。ここで、ケース21が第１磁性体に相当す
る。

前記第１永久磁石26とケース21との間には、円筒状の導
体27が配置されている。該導体27は、モータ回転軸1Aと
略同心にケース21に軸受28,29により回転自由に軸支さ
れた出力軸30に軽量金属で形成された円板状の支持部材
31を介して一体に固定される。

一方、前記支持部材31を挟んで第１永久磁石26と反対側
には、ケース21に固定された磁性体からなる皿状の第２
ホルダー32の外周溝部に、第１永久磁石26と同様に６個
の第２永久磁石33が固定配置されており、該第２永久磁
石33とケース21との間に前記導体27が配置するようにし
ている。従って、ケース21は第２磁性体にも相当する。
ここで、第１ホルダー22,第１永久磁石26,ケース21及び
導体27で回転伝達部が構成され、ケース21,第２永久磁
石，第２ホルダー32及び導体27でブレーキ部が構成され
る。

次にかかる構成の磁気カップリングの動作を説明する。

モータ１への電源投入によりモータ回転軸1Aが回転する
と、これに伴って第１ホルダー22が回転し第１永久磁石
26が回転する。第１永久磁石26が回転すると、第１永久
磁石26から見た場合、導体27は相対的に反対方向に回転
したことになる。すると、導体27が第２図に破線で示す
第１永久磁石26からケース21に向かう磁束を切ることに
なり、導体にはフレミングの右手の法則により起電力が
発生しうず電流が流れる。うず電流が流れると今度はこ
のうず電流と磁束との間にフレミングの左手の法則によ
る力が導体に作用する。そして、出力軸30が回転して当
該出力軸30に設けたベベルギヤ2Bを介してモータの回転
が減速歯車機構２に伝達される。この際、ブレーキ部で
は、回転する導体27が第２永久磁石33からケース21に向
かう磁束を切り、同様にして導体にうず電流が発生する
が、この場合には、第２永久磁石33が固定されているた
め第２永久磁石33と導体27との相対回転方向が回転伝達
部とは逆となりうず電流の方向が逆になるので、導体27
に作用する力が回転伝達部とは反対方向となり導体27の
回転に対して制動力を発生する。従って、トングレール
は、回転伝達部の回転力とブレーキ部の制動力の差分の
力で転換されることになるが、ブレーキ部の第２永久磁
石33の容量を第１永久磁石26より小さくして、前記制動
力が発生しても充分動作桿４を介してトングレールの転
換が行える力が得られるようにしてある。

トングレールの転換が終了して回路制御器によりモータ
１の電源が切れた後も、慣性により転換ローラ３は回転
し従来と同様にストッパ5A（6A）に衝突して停止する。

このような無接触式の磁気カップリングを用いれば、摩
耗による経時変化が全くなく半永久的に使用できると共
に、従来のフリクションクラッチのような面倒な調整作
業が不要になる。また、電源が切れた後では、ブレーキ
部における制動力の作用により、従来よりも転換ローラ
３とストッパ5A（6A）との衝突時の衝撃が緩和される。

次に、第３図に第２実施例を示す。

この実施例は、回転伝達部の構成が第１実施例のものと
異なり、磁気ヒステリシスを有する磁性体を利用してモ
ータ１の回転を伝達する構成としたもので、その他のブ
レーキ部等の構成は第１実施例と同様である。

図において、モータ回転軸1Aには、外周に溝を有する第
１ホルダー41が第１実施例と同様に固定されており、前
記溝内に第４図に示すようにリング状に一体に複数の磁
石を形成した第１永久磁石42が固定保持されている。第
１永久磁石42は、交互に磁極が反対となるように形成さ
れている。そして、前記第１永久磁石42に対面するよう
に支持部材31には、第１永久磁石42と同じように形成さ
れた磁気ヒステリシスを有するリング状の第１磁性体43
が設けられている。第１磁性体43は、第１永久磁石42の
数に対応した数に実質的に区分され対面する永久磁石の
磁極に応じてそれぞれの区分が磁化されるようになって
いる。かかる第１永久磁石42,第１磁性体43及び第１ホ
ルダー41で回転伝達部が構成される。尚、この第２実施
例では、導体27はブレーキ部側にのみ設けられている。

次に動作を説明する。

モータ１への電源投入によりモータ回転軸1Aが回転する
と、第１ホルダー41の回転により第１永久磁石42が回転
する。第１永久磁石42が回転すると、第１磁性体43は第
１永久磁石42が対面する毎に対面する磁石の磁極に応じ
てＮ極又はＳ極に交互に磁化される。磁化された磁性体
43は、磁気ヒステリシスのために、第１永久磁石42の通
過後即座には磁性は反転せず第１永久磁石42が第１磁性
体43との正対位置から所定角度回転した後に反転する。
従って、反転するまでは第１永久磁石42からの磁力で吸
引されるため、第１永久磁石42に対して前記所定のずれ
角を持って第１磁性体が回転する。これにより、モータ
１の回転が出力軸30側に伝達される。この際、第１実施
例と同様にブレーキ部では、回転する導体27が第２永久
磁石33からケース21に向かう磁束を切り、導体にうず電
流が発生し、導体27に作用する力が回転伝達部とは反対
方向となり回転27の回転に対して制動力を発生する。こ
の場合も、モータ１の回転時には、回転伝達部の伝達力
の方が大きいことは言うまでもない。

尚、磁気ヒスシリシスの磁性体を利用してブレーキ部を
構成することもできるが、保守の際に手回しハンドル10
を回したときにもブレーキ力が発生してしまい、ハンド
ルが重い原因がブレーキ力によるものか、転てつ機の故
障によるものかを判別できない欠点がある。その点、本
実施例のようなうず電流方式のブレーキとすれば、導体
27と第２永久磁石33との相対回転速度が小さければブレ
ーキ力も小さく、手回しハンドル10による回転程度では
ブレーキ力はあまり発生せず、ハンドルが重い時には転
てつ機が故障していると判別できる利点がある。

また、回転伝達部に磁気ヒステリシス方式を採用した第
２実施例は、導体27と第１永久磁石26とに相対回転速度
があって初めて回転伝達が行われるうず電流方式を採用
した第１実施例に比べて回転伝達のロスが極めて少なく
エネルギの損失が少ない利点がある。

〈考案の効果〉 以上説明したように本考案によれば、モータと転てつ機
の減速歯車機構とを無接触式の回転伝達部とブレーキ部
を有する磁気カップリングにより結合する構成としたの
で、従来のフリクションクラッチを用いた場合に比べて
半永久的に使用が可能で保守が極めて容易になる。ま
た、転換終了時における転換ローラとストッパとの衝突
時における衝撃をブレーキ力により緩和できるため、歯
車やモータの耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す要部断面図、第２図
は第１図のII−II線矢視断面図、第３図は本考案の第２
実施例を示す要部断面図、第４図は同上第２実施例の第
１永久磁石の正面図、第５図（Ａ）は転てつ機内部の構
造を示す平面図、同図（Ｂ）は同じく正面図である。 １……モータ、1A……モータ回転軸、２……減速歯車機
構、３……転換ローラ、４……動作桿、21……ケース、
22,41……第１ホルダー、26,42……第１永久磁石、27…
…導体、28,29……軸受、30……出力軸、32……第２ホ
ルダー、33……第２永久磁石、43……第１磁性体（磁気
ヒステリシス部材）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】トングレールに連結した動作桿を、電動式
   の回転機構に係合させて往復直線動させ、前記トングレ
   ールを転換させる構成の電気転てつ機において、 前記電動式回転機構のモータ（１）と減速歯車機構
   （２）との間に介在する磁気カップリング（20）を有
   し、 前記磁気カップリング（20）は、出力軸（30）と、モー
   タ回転軸（1A）側の回転を前記出力軸（30）側に伝達す
   る回転伝達部（21,22,26,27）と、前記出力軸（30）側
   の回転を制動するブレーキ部（21,27,32,33）と、を備
   え、 前記出力軸（30）は、モータ軸（1A）と略同心状にケー
   ス（21）に回転自由に軸支され、減速歯車機構（２）側
   に連結する構成であり、 前記回転伝達部（21,22,26,27）は、第１ホルダー（2
   2）と、第１永久磁石（26）と、第１磁性体（21）と、
   導体（27）と、で構成され、 前記第１ホルダー（22）は、磁性体からなり、モータ回
   転軸（1A）に嵌入固定されてモータ回転軸（1A）と一体
   に回転する構成であり、 前記第１永久磁石（26）は、第１ホルダー（22）の外周
   囲に間隔を設けて複数個配置され、第１ホルダー半径方
   向に向いた磁極が交互に反対であり、第１ホルダー（2
   2）を介してモータ回転軸（1A）と一体に回転する構成
   であり、 前記第１磁性体（21）は、前記第１永久磁石（26）周囲
   を覆う磁性体で形成した前記ケース（21）が兼ねる構成
   であり、 前記導体（27）は、円筒状をなし、前記第１永久磁石
   （26）と前記ケース（21）の間に間隙を有して配置さ
   れ、前記出力軸（30）側に支持部材（31）を介して固定
   される構成であり、 前記ブレーキ部（21,27,32,33）は、第２ホルダー（3
   2）と、第２永久磁石（33）と、第２磁性体（21）と、
   前記導体（27）と、で構成され、 前記第２ホルダー（32）は、磁性体からなり、前記支持
   部材（31）を挟んで第１ホルダー（22）とは反対側に配
   置され、ケース（21）に固定される構成であり、前記第
   ２永久磁石（33）は、前記第１永久磁石（26）より容量
   が小さく、第２ホルダー（32）の外周囲に間隔を設けて
   複数個配置さ、第２ホルダー半径方向に向いた磁極が交
   互に反対となるよう設けられる構成であり、 第２磁性体（21）は、前記第２永久磁石（33）周囲を覆
   う前記ケース（21）が兼ねる構成であり、 前記導体（27）は、第２永久磁石（33）とケース（21）
   の間に間隙を有して配置されており、 モータ（１）の回転で、第１ホルダー（22）を介して第
   １永久磁石（26）が回転し、導体（27）に発生するうず
   電流の作用により導体（27）が回転し、支持部材（31）
   を介して出力軸（30）が回転する一方、前記導体（27）
   の回転で、ブレーキ部側に導体（27）の回転に対して反
   対方向の力が発生して回転伝達部の回転力より小さい制
   動力が発生する構成とした 電気転てつ機。
2. 【請求項２】請求項１記載の電気転てつ機において、回
   転伝達部（41,42,43）は、第１ホルダー（41）、と、第
   １永久磁石（42）と、第１磁性体（43）と、で構成さ
   れ、 前記第１ホルダー（41）は、外周囲にリング状の溝を有
   し、モータ回転軸（1A）に嵌入固定されてモータ回転軸
   （1A）と一体に回転する構成であり、 前記第１永久磁石（42）は、第１ホルダー（41）の前記
   溝内に複数個設けられ、モータ回転軸（1A）方向に向い
   た磁極が交互に反対となるよう配置され、第１ホルダー
   （41）を介してモータ回転軸（1A）と一体に回転する構
   成であり、 前記第１磁性体（43）は、磁気ヒステリシスを有する磁
   性体からなり、リング状に形成され、前記第１永久磁石
   （42）と対面配置され、支持部材（31）を介して前記出
   力軸（30）側に固定される構成であり、 モータ（１）の回転で、第１ホルダー（41）を介して第
   １永久磁石（42）が回転し、第１永久磁石（42）の磁力
   による吸引力が第１磁性体（43）に作用し、第１磁性体
   （43）が所定のずれ角を持って回転し、支持部材（31）
   を介して出力軸（30）が回転する構成とした 電気転てつ機。