JPS639736A - トルクリミツタ− - 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】 （産業上の利用分野） この発明は制限値を超える過大なトルクを機械的手段を
介して検出するトルクリミッタ−に関する。

（従来の技術） 過大トルクを機械的手段を介して検出するトルクリミッ
タ−として、破壊式、滑動式、および分離式がある。

破壊式トルクリミッタ−は、伝動軸に過大トルクが加わ
ると、シャーピンなどかせん断してトルクの伝達を遮断
する。滑動式トルクリミッタ−は、向かい合った摩擦板
が過大トルクにより滑り、トルクの一部しか伝達しない
、また、分離式トルクリミッタ−は過大トルクが作用す
ると、トルク伝達要素であるポール、ローラーなどが溝
から押し出されて駆動側と従動側とに分離し、トルクの
伝達を遮断する。なお、分離式トルクリミッタ−には、
これの部品の一部が変位し、この変位をリミットスイッ
チまたは近接スイッチで検出してモーターなどの電源回
路を遮断するものもある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、破壊式トルクリミッタ−ではシャービンなど
のせん断力のばらつきが避けられず、滑動式トルクリミ
ッタ−では摩擦板が摩耗して摩擦係数が変化する。また
、分離式トルクリミッタ−ではポール、ローラ等が溝部
より押出される押出力は、静的または＃ｉ撃的等作用ト
ルクの種類により、トルク値は異なり、相当大きなばら
つきがある。更に溝、ポール、ローラーなどが摩滅する
と溝からの押出力は一層大きく変化する。したがって、
従来のトルクリミッタ−には、制限トルクの設定精度が
悪く、また長期間の使用により設定値が変動するという
問題があった。

（問題点を解決するための手段） この発明のトルクリミッタは主としてカバー、ハブ、検
出ばね受座、検出ばね、転動ポール、検出リング、抑圧
ばね受座、および抑圧ばねとから４Ｒ成されている。

カバーは軸方向に間隔をおいて向き合った環状部を有し
、環状部のそれぞれに円周方向に間隔をおいた複数の長
溝が設けられている。長溝の両端部は円弧面となってい
る。カバーには駆動軸、スズロッケト、または歯車がフ
ランジを介して間接的に、あるいは直接取り付けられる
。

ハブはフランジが上記カバー内に収容され、カバーに回
転自在にはめ合っている。フランジは円周方向に間隔を
おいた複数の長大を備えている。

長大の両端面は円弧面となっている。ノ＼ブには従動軸
がキーなどにより取り付けられる。なお、機械的に過大
トルクを遮断するトルクリミッタ−の作用を行なう検出
リングは、通常ハブのボス上に滑りキーにより軸方向に
移動可上な状態に取付けられる。しかし設計上の理由に
より直接従動軸に取り付けられる場合もある。

検出ばね受座は半円筒面を有し、円周方向に向き合って
対をなす複ａｆｆｉよりなっている。そして、検出ばね
受座の半円筒面の中央部は前記長穴の円弧状端面により
、また半円筒面の端部は前記長溝の円弧状端面によりそ
れぞれ支持されている。

検出ばねは対となった検出ばね受座の間に挿入され、コ
イルばねまたは＋１１１ばねよりなっている。

転動ポールはカバーから軸方向に突出するようにして円
周方向に等間隔をおいてカバーに転動自在に保持されて
いる。

検出リングはハブに軸方向にＩ’！？動自在にはめ合っ
ている。検出リングのカバーに向かい合う面には、円周
方向に傾斜する複数の傾斜部が設けられている。この傾
斜部の斜面のそれぞれに転動ポールが転動自在に接して
いる。

押圧ばね受座は前記カバー、ハブまたは従動軸に取り付
けられている。

抑圧ばねは検出リングと押圧ばね受座との間に挿入され
、検出リングをカバーに向かって軽く押している。

（作用） 上記のように構成されたトルクリミッタ−において、回
転トルクはカバーからハブに、あるいはこれとは逆に伝
達される。このとき、トルクの大きざに応じて検出ばね
が圧縮され、カバーとハブとは円周方向に相対的に変位
する。この結果、検出リングの傾斜部の斜面を転動ポー
ルが転動し、抑圧ばねに抗して検出リングが軸方向に変
位する。検出リングの変位をリミットスイッチまたは近
接スイッチにより検出してモータなどの動力源の電源回
路を切る、あるいは検出リングの変位によりハブと検出
リングとの係合が解除される。これにより、過大トルク
の伝達が遮断される。

検出ばねのばね特性ならびに傾斜部の深さおよびテーパ
ーによってトルクリミッタ−作動値を設定する。また、
抑圧ばねは検出リングをカバーに軽く押し付ける程度に
設定する。

トルクを伝達するときに、検出ばね受座はカバーの長溝
およびハブの端面を自由に転動することができ、検出ば
ねに横方向に向かう無理な力は加わらない、また、伝動
系に衝撃的にトルクが加わった場合、検出ばねは衝撃を
緩和する。さらに、ハブのフランジがカバーに接触しな
い範囲において軸心のずれを吸収する。

（実施例） 実施例！ 第１図〜第５図はそれぞれこの発明の第１実施例のトル
クリミッタ−を示しており、第１図は縦断面図、第２図
は正面図、第３図は第１図の■−ＩＩＩ線に沿う断面図
、第４図は入力カバーと検出リングとの接触状態を示す
側面図、および第５図は第１図のＶ−Ｖ矢視図である。

この実施例のトルクリミッタ−は主として入力カバー１
１、出力ハブ２１、検出ばね受座３１．検出ばね３７、
転動ポール４２、検出リング４５、押圧ばね受座５１、
および押圧ばね５４とから構成されている。

人力カバーＩＩは軸方向に間隔をおいて向き合った環状
部１２を有し、環状部１２のそれぞれに円周方向に　１
２０度ずつの間隔をおいて３個の長溝１４が設けられて
いる。長溝１４の両端面１５は第３図に示すように円弧
状になっている。入力カバー１１の前面（第１図におい
て右側の面）にはスプロケットｌがボルト１７により固
着されている。

出力ハブ２１は円筒部２２の前端寄りにフランジ２３を
有しており、フランジ２３は円周方向に　１２０度ずつ
の間隔をおいて３個の長穴２４を備えている。長穴２４
は軸方向に貫通しており、両端面２５は円弧状になって
いる。出力ハブ２１は、フランジ２３が上記入力カバー
１１内に収容されるようにして入力カバー１１に回転自
在にはめ合っている。そして、出力ハブ２１には従動軸
５がキー２７により取り付けられている。

検出ばね受座３１は半円筒面３２を有し１円周方向に向
き合って対をなす３組よりなっている。半円筒面３２に
続くばね受面３３に円柱状の突起３４が設けられている
。

検出ばね３７はコイルばねよりなっており、ばね受面３
３が向き合って対となった検出ばね受座３！の間に挿入
される。このとき、検出ばね３７はずれ落ちないように
円柱状突起３４にはめ合っている。

検出ばね３７を装着した検出ばね受座３１は、出力ハブ
２１がはめ合わされた入力カバー１１に取り付けられる
。すなわち、検出ばね受座３１は上記出力ハブ２１の７
ランジ２３の長穴２４を貫通し、半円筒面３２の中央部
は長穴２４の円弧状端面２５により、また半円筒面３２
の端部は長溝の円弧状端面１４により支持される。半円
筒面３２の曲率半径は長溝！４および長穴２４の端部の
ものよりもやや小さくなっている。

このため、トルクを伝達するときに検出ばね受座３１は
長溝１４および長穴２４の端面を自由に転動することが
でき、検出ばね３７に横方向に向かう無理な力は加わら
ない。

上記入力カバー１１には円周方向に１２０度ずつの間隔
をおいて３個のポールホルダー３９がねじ込まれている
。ポールホルダー３９の先端部は入力カバー１１の後面
から突出しており、ポール受は穴４０が設けられている
。このポール受は穴４ｏに転動ポール４２が転動自在に
挿入されている。７ランジ２３の長穴２４び長辺に平行
にフランジ外周部が第３図に示すように切断され入力カ
バー１１の内周面との間に空隙を形成し、この空隙にポ
ールボルダ−３９が貫通し、入力カバー１１とフランジ
２３が相互に、正逆いずれの方向に回ｉ変位しても許容
範囲内では、ポールホルダー３９に全く接触しないよう
構成されている。

出力ハブ２１に滑りキー２９が固着されており、一方、
検出リング４５にキー溝４Ｂが切られている。このキー
溝４８に滑りキー２９が摺動自在にはめ合うようにして
、検出リング４５は出力ハブ２１に軸方向に摺動自在に
はめ合っている。検出リング４５の入力カバー１１に向
かい合う面には、円周方向に　１２０度ずつの間隔をお
いて３個の凹み４８が設けられている。凹み４日は円周
方向に傾斜する斜面４９を有しており、この斜面４９に
転動ポール４２が転動自在に接している。

抑圧ばね受座５１は環状をしており、出力ハブ２１の後
端寄りにはめ込まれている。抑圧ばね受座５１が抜は落
ちるのを防止するために、出力ハブ２１の後端寄りに止
め輪５２が取り付けられてし・る。

押圧ばね５４はコイルばねよりなっており、検出リング
４５を入力カバー１１に向かって軽く押すように検出リ
ング４５と押圧ばね受座５１との間に挿入されている。

リミットスイッチ５６が検出リング４５の後端面近くに
配置されている。

上記のように４Ｉ成されたトルクリミッタ−において、
トルクリミッタ−設置伝達系の通常トルク、および過負
荷限界トルクから検出ばね３７のばね２数ならびに凹み
４８の深さおよびテーパーによってトルクリミッタ−作
動値即ち定常値および過負荷限界値を設定する。検出ば
ね３７に所要の予圧を与え、予圧に相当するトルクを定
常値とする。伝達系の普通操業時に発生するトルクは常
に予圧トルクより大きくならないようにする。また、押
圧ばね５４は検出リング４５を入力カバー１１に軽く押
し付ける程度に設定する。従って、押圧ばね５４は検出
トルクに殆ど影響を与えない。

トルクはスズロケット１、入力カバー１１、検出ばね受
は座３１、検出ばね３７、検出ばね受は座３＋、出力ハ
ブ２１、従動軸５と順次伝達される。このときトルクが
定常トルク以上になると、トルクの大きざに応じて検出
ばね３７が圧縮され、入力カバー１１と出力ハブ２１と
は円周方向に相対的に変位する。この結果、検出リング
４５の凹み４８の多面４９を転動ポー）ｔ／′４２が転
動し、押圧ばね５４に抗して検出リング４５が軸方向に
変位する。検出リング４５が伝達系に求められる所定の
最大設定トルクに相当するだけ変位すると、これをリミ
ットスイッチ５６が検知する。

伝達トルクが最大設定値から常用値まで下がると、人力
カバー１１と検出リング４５との相対角変位は小さくな
る。そして、検出リング４５は押圧ばね５４に押されて
自動的に元の位置に復帰する。

なお、伝動系に衝撃的にトルクが加わった場合、検出ば
ね５４は衝撃を緩和する。

実施例■ 第６図はこの発明の第２の実施例を示すもので、トルク
リミッタ−の縦断面図である。以下の実施例において、
第１実施例の部品と同様のものには同一の参照符号を付
け、その説明は省略する。

第１の実施例では押圧ばね５４は−っのコイルばねで構
成されていたが、この実施例では３個のコイルばねから
なっている。すなわち、３個のボルト５８が円周方向に
それぞれ１２０度の間隔をおいて入力カバーＩ＋にねじ
込まれている。ボルト５９のヘッド部は押圧ばね受は座
６０となっている。押圧ばね受は座ＢＯと検出リング４
５との間に押圧ばね６１が挿入されている。ボルト５３
はセットボルト６２により回り止めされている。

実施例■ 第７図〜第９図はこの発明のｆＲ３の実施例を示すもの
で、第７図はトルクリミッタ−の縦断面図、第８図は第
７図の■−ＶＷ線に沿う断面図、および第９図トルクリ
ミッタ−が過大トルクを遮断した状態を示す縦断面図で
ある。この実施例は、いわゆるスリップ型であり、Ｊａ
械的に過大トルクを遮断する。

出力ハブ２１の円筒部２２の後端（第７図において左端
）寄りに円周方向にそれぞれ１２０度の間隔をおいて係
合溝６５が切られている。係合溝６５は断面形状が割円
状をしており、軸方向に延びている。

また、出力ハブ２１の円筒部２２には、係合溝６５に続
いて小径部６８が設けられている。小径部６６は円筒部
２２の他の部分よりも直径が小さくなっている。

第８図に示すように、検出リング６８には中心に向かう
貫通穴６９が円周方向にそれぞれ１２０度の間隔をおい
て設けられている１貫通穴６３にはクラッチポール７０
および押えばね７１が挿入されており、外周側にねじプ
ラグ７２がねじ込まれている。

この実施例のトルクリミッタ−では、出力ハブ２１に作
用するトルクは係合溝６５にはめ合うクラッチポール７
０、検出リング８日、滑りキー２９、従動軸５へと順次
伝達される。検出リング８日、したがってクラッチポー
ル７０は伝達トルクの大きさに応じて左側に移動する。

伝達トルクの大きさが設定値に達したとき、クラッチポ
ール７０は第９図に示すように出力ハブ２１の小径部６
Ｓまで移動しており、押えばね７１に押されて小径部８
６に落ち込み検出リング８８および従動軸５は空転する
。この結果、出力ハブ２１とクラッチポール７０の係合
は解かれ、従動軸５へのトルクの伝達は遮断される。

伝達トルクが最大設定値から常用値まで下っても、ポー
ルホルダーのポールは検出リングの凹みから外れて、相
互に自由に回転しているので、実施例工のように自動的
に元の位置に復帰しない。

従って、検出リング６８を元の位置に復帰させるには、
伝達系の電源を切り、伝達系を停止させ、手動で検出リ
ング８８とポールの位置を合せて、検出リング６８を入
力カバーｌ！の方向へ押圧し、元の位置へ復帰させる必
要がある。なお、完全に同−位置に復帰させる必要があ
る場合、円周に３個所１２０度間隔に等配されているク
ラッチポールの位置を１例えば第８図に示すように１債
所は１１０度他Ｏ２債所は１２５度の位置に設置すれば
よい。

実施例■ 第１０図はこの発明の第４の実施例を示すもので、トル
クリミッタ−の縦断面図である。

以上の実施例では入力カバー１１にはスプロッケットｌ
が一体的に構成され取り付けられていたが、この実施例
では入力カバー１１にハブ７５を介して駆動軸３が連結
されている。また、入力カバー１１と出力ハブ２１のフ
ランジ２３間に隙間ａ、ｂ、ｃを設け、駆動軸３と従動
軸５との軸心の誤差を吸収するようにしている。

実施例■、■、■は同一軸上に設置されたトルクリミッ
タ−であるので、入力カバー１１と検出リング４５．８
８は軸方向に摺動する以外の関係位置は常に平行が保持
されているが１本実施例はフレキシブルカップリングの
機能を併せもっているので入力カバー１１と検出リング
Ｂ８は角度誤差が生じ検出リング８８の凹み４８と転動
ポール４２の接触は、回転位置により変動するが、その
量は僅少でトルク遮断作用への影響は殆どない。

実施例Ｖ 第１１図はこの発明の第５の実施例を示すもので、トル
クリミッタ−の縦断面図である。

この実施例はユニット化したトルクリミッタ−を示して
いる。すなわち、入力カバー１１．出力ハブ２１および
検出リング４５はスリーブ７８にはめ合っており、スリ
ーブ７８に従動軸５を挿入することにより、トルクリミ
ッタ−を従動軸５に取り付けることができる。スリーブ
７８は一方の端部を従動軸５の段部６に他の端部は、従
動軸上に設けられたスペーサー８１に挟まれキー８０に
より従動軸５に固定される。

この発明は上記実施例に限られるものではない、たとえ
ば、長大、長溝の個数を増減してもよく、コイルばねに
代えて皿ばね用いてもよい。

（発明の効果） １）検出ばねが円周上に接線方向に装着され、ばねが全
く干渉されない構成になっているので、正逆いずれの方
向の作用トルクに対しても、検出ばねは、常に圧縮撓み
として、正確で直線的なトルク−回転撓み角の比例関係
を示す、更に、検出ばねの圧縮撓みは検出リングの軸方
向移動として正確に変換されるので、トルク値とスラス
ト方向　（軸方向）移動量が正確に比例する。従って、
検出リングの移！！！Ｉ量により正確なトルクが与えら
れる。

一方、従来トルクリミッタ−の検出ばねは、スラスト方
向に設置され、押圧力により、間接的にトルクを板間Ｐ
ｌ擦、またはポールおよびローラーの溝部よりのとび出
し力を検出する方式であるので、検出精度は低く、また
ばらつきが大きい。

従って、伝達遮断設定トルクに対する誤差が太きく、ト
ルクリミッタ−としての機悌が著しく低・下し、トルク
リミッタ−としての信頼性は低い。

２）スラスト方向移動量が大きい、従来トルクリミッタ
−はスラスト方向の検出ばねの予圧により伝達遮断トル
ク値を設定しているので、どうしてもばね力は大きな力
を必要とし、検出リングの軸方向の移動量は小さく　（
２〜３−１が普通）なる。

一方、本発明は、スラスト方向の押圧ばねは、トルク検
出用のばねでなく、ただ単に検出リングを六角孔付ポル
トの孔部に装若された検出ポールに軽く接するに必要な
ばね力で十分であり、ばね力は極めて小さく、トルク値
に与える影響は殆どない。従って、検出リングの移動量
は従来トルクリミッタ−の数倍は可能である（通常は３
〜４倍に設定されている。） ３）パフクラッシがない、検出ばねに予圧をかえて組み
込んでいるので検出ばねの予圧に相巴するトルク（定常
トルク）以下で作用する通常作業時の常用トルクでは全
くバックラッシがない、万一、接触部に少々の摩耗があ
っても弾性力により、自動的にバフクラッシが除去され
る。

４）精度低下がない、移動量が大きく、また検出部に検
出ポールを使用しているので、接触部の摩耗も少なく、
また多少摩まεが発生しても精度、性ず侶に与える影響
は小さい。

５）安価である。主要Ｗ成部品が殆ど市服品で、加工精
度を要する部分は、ばね受座と受面のみで、従来のトル
クリミッタ−より製作費は安い。

６）容量の選択範囲が太さい、検出ばねを変更するだけ
で、同一サイズのトルクリミッタ−にトルク容量の異な
る数種のトルクリミッタ−を提供できる０代表例を第１
表に例示する。

７）定常トルク以上の過負荷に対しては、検出ばねで緩
衝しながら、最終的にはリミットスイッチによる。停止
、またはストリップによる空転を行なうので、設備、駆
動系を保護することかでさる。

一方、従来トルクリミツターのトルク検出部品は、衝撃
トルクまたは変動トルクに極めて弱い欠点があるが、本
発明は緩衝性ｆＥにすぐれているのテコレらの用途に最
適のトルクリミッタ−である。

８）従来トルクリミッタ−とほぼ同一の形状、サイズ、
トルク容量に製作肩上で従来トルクリミッタ−の適用個
所に代替設訝が簡単に出来る。

３）Ｊ９！耗、仕上劣化等の発生する個所がないので、
寿命は半永久的である。

１０）実施例は入力カバーから出力ハブにトルクを伝達
しているが、逆方向でも作用は全く変らなく、同様の機
能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の第１実施例のトルクリミッ
タ−を示しており、それぞれ第１図は縦断面図、第２図
は正面図、第３図は第１図の■−ｍ線に沿う断面図、第
４図は入力カバー１１と検出リング４５との接触状態を
示す側面図、および第５図は第１図のＶ−■矢視図、第
６図は第２実施例のトルクリミッタ−の縦断面図、第７
図〜第９図は第３実施例のトルクリミッタ−を示すもの
で、第７図は縦断面図、第８図は第７図の■−Ｖｌ線に
沿う断面図、および第９図はトルクリミッタ−が過大ト
ルクを遮断した状態を示す縦断面図、第１０図は第４実
施例のトルクリミッタ−の縦断面図。 ならびに第１１図は第５実施例のトルクリミッタ−の縦
断面図である。 １・・・スプロケット、３・・・駆動軸、５・・・従動
軸、■！・・・入力カバー、１２・・・環状部、１４・
・・長溝、１５・・・長溝端面、２１・・・出力ハブ、
２２・・・円筒部、２３・・・フランジ、２４・・・長
穴、２５・・・長穴端面、　３１・・・検出ばね受座、
３２・・・半円筒面、３７・・・検出ばね、３３・・・
ポールホルダー、４２・・・転動ポール、４５・・・検
出リング、４８・・・凹み、４８・・・斜面、５１・・
・押圧ばね受座、５４・・・押圧ばね、５６・・・リミ
ットスイッチ、５３・・・ボルト、６１・・・押圧ばね
、６５・・・係合溝、６６・・・小径部、６８・・・検
出リング、８９・・・貫通穴、７０・・・クラッチポー
ル、７５・・・ハブ、７８・・・スリーブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸方向に間隔をおいて向き合った環状部を有し、環状部
   のそれぞれに円周方向に間隔をおいて複数の長溝が設け
   られたカバーと、円周方向に間隔をおいた複数の長穴を
   有するフランジが前記カバー内に収容され、カバーに回
   転自在にはめ合うハブと、半円筒面を有し、円周方向に
   向き合って対をなす複数組の検出ばね受座と、対となっ
   た検出ばね受座の間に挿入された検出ばねと、前記カバ
   ーから軸方向に突出するようにし、円周方向に等間隔を
   おいてカバーに転動自在に保持された複数の転動ボール
   と、前記ハブに軸方向に摺動自在にはめ合う検出リング
   と、前記カバーまたはハブに取り付けられた押圧ばね受
   座と、検出リングと押圧ばね受座との間に挿入された押
   圧ばねとからなり、検出ばね受座の半円筒面の中央部は
   前記長穴の円弧状端面により、また半円筒面の端部は前
   記長溝の円弧状端面によりそれぞれ支持され、前記検出
   リングのカバーに向かい合う面に設けられた円周方向に
   傾斜する複数の傾斜部の斜面のそれぞれに前記転動ボー
   ルが転動自在に接していることを特徴とするトルクリミ
   ッター。