(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の殻体内に回転軸を設け、該回転軸の外周に環状形スプリングを嵌合し、該環状形スプリングは、その両端部にはフランジ部が形成されており、該フランジ部の外周には位相をずらせてそれぞれ凹部が設けられて、該凹部には底部に平坦部を形成し、両側を傾斜角度が相違する斜面を形成し、前記フランジ部の間にスプリング部が形成されており、前記フランジ部は、トマリバメ状態で前記回転軸に嵌合され、前記スプリング部は、シマリバメ状態で前記回転軸に嵌合されており、前記環状形スプリングの外周には、受感体が配置され該受感体は、前記環状形スプリングを包囲し、前記受感体の内周は環状形スプリングのフランジ部とスキマバメ状態で嵌合し、その両端は回転軸に軸受を介して回転可能に装着されており、前記軸受の外周は前記殻体の内周に固定されており、前記受感体の外周には、環状形スプリングの両端部の前記フランジ部に対応するそれぞれの位置に、位相をずらして円弧状の板バネが外周に沿って装着されており、該板バネには、感知体が固着されており、該感知体は、前記受感体を貫通して前記環状形スプリングのフランジ部のそれぞれの凹部内に突出していることを特徴とするトルク制御装置。
【請求項２】
板バネ又は弧状のスプリング線を複数列並べ、該板バネ又は複数列並べた弧状のスプリング線の外周を摺接して回動する補助部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のトルク制御装置。
【請求項３】
補助部材には、トルク調整ダイヤルが固着されて、該トルク調整ダイヤルは、殻体の端部の外周に回動可能に装着されていることを特徴とする請求項２記載のトルク制御装置。
【請求項４】
円筒形の殻体内に回転軸を設け、該回転軸の外周に環状形スプリングを嵌合し、該環状形スプリングは、その両端部にはフランジ部が形成されており、一端のフランジ部の外周には傾斜した側面を形成した凹部が設けられて、他端のフランジ部の外周には位相をずらせて傾斜しない側面を形成した凹部が設けられており、前記フランジ部の間にスプリング部が形成されており、前記フランジ部は、トマリバメ状態で前記回転軸に嵌合され、前記スプリング部は、シマリバメ状態で回転軸に嵌合されており、前記環状形スプリングの外周には、受感体が配置され、該受感体は、前記環状形スプリングを包囲し、前記受感体の内周は前記環状形スプリングのフランジ部とスキマバメ状態で嵌合し、前記環状形スプリングの両端は軸受を介して前記回転軸に回転可能に装着されており、前記軸受の外周は前記殻体の内周に固定されており、前記受感体の外周には、前記環状形スプリングの一端部のフランジ部に対応する位置にのみ円弧状の板バネ又は複数列並べた弧状のスプリング線の外周に沿って装着されており、該板バネ又は複数列並べた弧状のスプリング線には、感知体が固着されており、該感知体は、前記受感体を貫通して前記環状形スプリングのフランジ部の傾斜した側面を形成した凹部内に突出して配置されており、他端部のフランジ部に対応する位置には、直接感知ストッパーが固着されており、フランジ部の凹部内に凹部の側面とは間隔を隔てて突出していることを特徴とするトルク制御装置。
【請求項５】
受感体と回転軸の間の軸受は、オイルレスメタル又はニードルベアリングで構成されている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のトルク制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源である回転軸に挿入され、過負荷が発生した場合にトルクの伝達を解除する機能を果たすトルク制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トルク伝達を行う接合部分にスチールボールを用いるトルク制御装置は従来から知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、トルク伝達を行う接合部分に耐熱摩擦板を用いるトルク制御装置についても、従来から知られている（例えば特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特公平７−６５５０号公報
【特許文献２】特開平７−１４８６６９号公報
【特許文献３】特許第３３７８０９７号公報
【特許文献４】特許第３３７８１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した文献１、２記載のトルク制御装置では、過負荷が発生した場合にスチールボールが押圧力を受けた状態で制止用の窪みから出入りを繰り返し、出入音が騒音となるばかりでなく、振動や摩擦により装置に損傷をきたす。
【０００５】
前記した特許文献３、４記載のトルク制御装置では、過負荷が発生した場合に耐熱摩擦板が押圧力を受けた状態で相互に滑るため、摩擦熱が発生し装置に損傷をきたす。
【０００６】
本発明は、前記の問題を解決することを課題とし、過負荷が発生した場合にスチールボールが押圧力を受けた状態で制止用の窪みから出入りを繰り返さないようにして、騒音、振動、摩擦熱を発生しないようにしたトルク制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本件出願人が先に出願した特願２０１２−３５８４５号のトルク制御装置では、過負荷が発生したときに、過負荷を受圧器よりボールまたは凸状の角錐形の部分を介してコイルスプリングによったスラスト軸受に直接受ける構造であるため、回転軸方向に装置が長くなったが、装置を短くし、かつ部品点数を少なくトルク制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決するためのトルク制御装置であって、円筒形の殻体内に回転軸を設け、該回転軸の外周に環状形スプリングを嵌合し、該環状形スプリングは、その両端部にはフランジ部が形成されており、該フランジ部の外周には位相をずらせてそれぞれ凹部が設けられて、該凹部には底部に平坦部を形成し、両側面に傾斜角度が相違する側面を形成し、前記フランジ部の間にスプリング部が形成されており、前記フランジ部は、トマリバメ状態で前記回転軸に嵌合され、前記スプリング部は、シマリバメ状態で前記回転軸に嵌合されており、前記環状形スプリングの外周には、受感体が配置され、該受感体は、前記環状形スプリングを包囲し、前記受感体の内周は前記環状形スプリングのフランジ部とスキマバメ状態で嵌合し、前記環状形スプリングの両端は前記回転軸に軸受を介して回転可能に装着されており、前記軸受の外周は前記殻体の内周に固定されており、前記受感体の外周には、前記環状形スプリングの両端部のフランジ部に対応するそれぞれの位置に、位相をずらして円弧状の板バネが外周に沿って装着されており、該板バネには、前記感知体が固着されており、該感知体は、前記受感体を貫通して前記環状形スプリングのフランジ部のそれぞれの凹部内に突出しているトルク制御装置を特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記の課題を解決するためのトルク制御装置であって、板バネ又は弧状のスプリング線を複数列並べ、該板バネ又は複数列並べた弧状のスプリング線の外周を摺接して回動する補助部材が配置されていることを特徴とする構成を採用する。
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するためのトルク制御装置であって、補助部材には、トルク調整ダイヤルが固着されて、該トルク調整ダイヤルは、殻体の端部の外周に回動可能に装着されていることを特徴とする構成を採用する。
【００１１】
本発明は、前記の課題を解決するためトルク制御装置であって、円筒形の殻体内に回転軸を設け、該回転軸の外周に環状形スプリングを嵌合し、該環状形スプリングは、その両端部にはフランジ部が形成されており、一端のフランジ部の外周には傾斜した側面を形成した凹部が設けられて、他端のフランジ部の外周には位相をずらせて傾斜しない側面を形成した凹部が設けられており、前記フランジ部の間にスプリング部が形成されており、該フランジ部は、トマリバメ状態で前記回転軸に嵌合され、前記スプリング部は、シマリバメ状態で前記回転軸に嵌合されており、前記環状形スプリングの外周には、受感体が配置され、該受感体は、前記環状形スプリングを包囲し、内周は前記環状形スプリングのフランジ部とスキマバメ状態で嵌合し、前記環状形スプリングの両端は軸受を介して前記回転軸に回転可能に装着されており、前記軸受の外周は前記殻体の内周に固定されており、前記受感体の外周には、前記環状形スプリングの一端部のフランジ部に対応する位置にのみ円弧状の板バネが外周に沿って装着されており、前記板バネには、感知体が固着されており、該感知体は、前記受感体を貫通して前記環状形スプリングのフランジ部の傾斜した側面を形成した凹部内に突出して配置されており、他端部のフランジ部に対応する位置には、直接感知ストッパーが固着されており、前記フランジ部の凹部内に凹部の側面とは間隔を隔てて突出していることを特徴とする構成を採用する。
【００１２】
本発明は、前記の課題を解決するためトルク制御装置であって、受感体と回転軸の間の軸受は、オイルレスメタル又はニードルベアリングで構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
過負荷が発生してトルクの伝達を絶たれる場合に、感知体が環状形スプリングのフランジ部の外周の凹部から離脱し、回転軸と受感体とが相対的に空転し、環状形スプリングのフランジ部の外周の凹部から離脱した感知体は過負荷が解消されない限り、凹部に戻ることがない。
したがって、従来例のように部材が窪みから連続的に繰り返し出入りして、異音や振動を発生したり、不都合な部品化の摩擦による発熱により高温となることもないトルク制御装置となった。
【００１４】
本発明は、部品点数が少ないトルク制御装置となった。
【００１５】
回転軸と受感体との嵌合部には、軽負荷の場合はオイルレスメタルで構成されたブッシュ、重負荷の場合はニードルベアリングで構成されたブッシュを備えているので、両者が相対的に空転した場合の発熱を防げるトルク制御装置となった。
【００１６】
比較的小径の円筒形であるばかりでなく、軸方向にも短くコンパクトであるため、従来のボール盤のスピンドルに簡単に装着することができるトルク制御装置となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明のトルク制御装置について、実施例を挙げて図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、装置全体の断面図である。
これらの図に示すように、円筒形の殻体１の回転中心に入力軸である回転軸２が挿入されている。
【００１９】
回転軸２は、図示しない駆動源である回転軸に挿入できる構成となっている。
殻体１の外周にはギヤーまたはウオームギャーからなる被駆動体であるトルク伝達手段３が嵌着されている。
【００２０】
回転軸２が駆動されると後述するトルクを制御する手段を介して出力軸である被駆動体であるトルク伝達手段３が駆動されるトルク制御装置である。
【００２１】
以下、トルクを制御する手段について詳細に説明する。
回転軸２の外周には、環状形スプリング４が装着されている。
【００２２】
環状形スプリング４は、本発明において最も重要な構成部材であり、図６〜９に示す形状であたり、その両端部にはフランジ部５が形成されて、フランジ部５の外周には位相をずらしてそれぞれ凹部が設けられ、フランジ部５の間にスプリング部６が形成されている。
スプリングの断面形状については、円形であっても矩形であってもよい。
環状形スプリング４のフランジ部５は、内周が回転軸２の外周と滑り合い相対的に回転可能であり、かつガタのないトマリバメ状態で回転軸２に嵌合されている。
環状形スプリング４のスプリング部６は、内周が回転軸２を締めつけるシマリバメ状態で回転軸２に嵌合されている。
【００２３】
環状形スプリング４の外周には、受感体７が配置されている。
受感体７は、環状形スプリング４を包囲し、内周は環状形スプリング４のフランジ部５とスキマバメ状態で嵌合し、外周は殻体１の内周にシマリバメ状態で嵌合し、さらに固定ピン１８により殻体１とは相対的に移動しないよう装着されている。
また、受感体７内周の両端部は、軸受部材８を介して回転軸２に回転可能に装着されている。
この軸受部材８は、図示されている転がり軸受けだけでなく、滑り軸受であるブッシュを具えることができ、ブッシュは、粉末冶金法で作られ、部分的にできた空隙に鉱油、合成油等の油や黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を包含させて注油を不要としたオイルレスメタルで構成することもできる。
【００２４】
受感体７の外周には、環状形スプリング４の両端部のフランジ部５に対応するそれぞれの位置に、位相をずらして円弧状の板バネ９が外周に沿って装着されいる。
該板バネ９は、一端が受感体７の外周に固着され、他端が自由に動くことができる自由端をもつ片持梁の状態で装着されている。
その形状は、図１１、１２に示すとおりである。
【００２５】
板バネ９の自由端には、感知体１０が固着されている。
図１３に示すとおり、感知体１０は、長方形の断面のものとし、先端のみを角錐形としたものである。
感知体１０の長方形の断面の部分は、受感体７に設けた貫通孔に半径方向に摺動自在に挿入されている。
感知体１０の先端の角錐形の部分は、一側面１１が比較的緩い角度の傾斜に形成され、他側面１２がそれより急角度の傾斜に形成されている。
該凹部は、一側面２２が、感知体１０の先端の角錐形の部分の比較的緩い角度の傾斜に対応し、他側面２３が、感知体１０の先端の角錐形の部分のそれより急角度の傾斜に対応した形状となっている。
位相をずらして設けた二つの凹部の傾斜部は、それぞれ逆の配置となっている。
また、該凹部には、図７、８に示すとおり、底部に平坦部１３が形成されていることにより、両側面が回転方向に距離をおく形状となっている。
そして、受感体７の先端の角錐形の部分は、フランジ部５の凹部内に突出し、それぞれの側面が、凹部の側面と接触できる配置となっている。
【００２６】
板バネ９の外周には、補助部材１４が配置されている。
補助部材１４は、図５に示すとおりであり、中間部１５は円管状であり、両端部１６は切欠き部がある円弧状である。
該両端部１６が、板バネ９の外周を摺接して回動し、それぞれ板バネ９の外周の一部を押さえる構成となっており、両端部１６と板バネ９の外周との相対的な回転位置を変えることにより、両端部１６の切欠き部の端部から板バネ９の自由端が突出する距離を調整する。
それにより、片持梁として作用する板バネ９の固定端と自由端とに代えて、板バネ９の自由端に取り付けられた感知体１０の押圧力を調整することができる。
【００２７】
補助部材１４には、ビス１７により図１０に示すトルク調整ダイヤル２１が固着されている。
トルク調整ダイヤル２１は、殻体１の端部の外周に回動可能に装着されている。
また、殻体１の外周には、ビス１７に対応する位置にトルク調整ダイヤル２１を回動させる距離に応じた長孔があけられている。
これにより、装置の外部から容易に伝達トルクを調整することができる。
【００２８】
本発明のトルク制御装置において、トルクが正常に伝達されている場合と過負荷が発生してトルクの伝達を絶たれる場合の動作について説明する。
【００２９】
まず、トルクが正常に伝達されている場合について説明する。
回転軸２が駆動されると環状形スプリング４は、内周が回転軸２を締めつけるシマリバメ状態に嵌合されていることによりトルクが環状形スプリング４に伝達される。
その際、環状形スプリング４のフランジ部５が感知体１０と接触して回転を拘束されているから、環状形スプリング４を締めつける方向にフランジ部５が回動して、環状形スプリング４が回転軸２を締めつけるシマリバメ状態が強くなり、トルクの伝達を確実にする。
トルクは、感知体１０から受感体７、殻体１、トルク伝達手段３へと順次伝達される。
【００３０】
つぎに、過負荷が発生してトルクの伝達を絶たれる場合について説明する。
環状形スプリング４に伝達されたトルクが設定値より大きい場合には、感知体１０が環状形スプリング４のフランジ部５の外周の凹部から離脱する。
この点について詳細に説明すると、感知体１０の先端の角錐形の部分は、トルクを受ける側の一側面１１が比較的緩い角度の傾斜に形成されているため、トルクにより発生する半径方向の分力により環状形スプリング４のフランジ部５の外周の凹部から外周方向に押し出され、環状形スプリング４と受感体７と相対的に回転する。
その際、他方のフランジ部５の外周の凹部は、その底部に平坦部１３が形成されていることにより、両側面が回転方向に距離をおく形状となっており、感知体１０の先端とは間隙ができる位置関係となっている。
したがって、一方の感知体１０の先端がフランジ部５の外周の凹部から外周方向に押し出されてしまうまでは、他方の感知体１０の先端の角錐形の部分とフランジ部５の外周の凹部の傾斜部とが接触することはない。
【００３１】
一方の感知体１０が環状形スプリング４のフランジ部５から離脱して、所定のわずかな距離を相対的に回転した後に他方のフランジ部５の凹部の急角度の傾斜と感知体１０の先端の角錐形の部分の急角度の傾斜とが接触し、環状形スプリング４と受感体７との相対的な回転を止める。
それと同時に、環状形スプリング４を緩める方向にフランジ部５が回動させる力が発生するため、回転軸２と環状形スプリング４との嵌合が緩み、回転軸２を締めつけるシマリバメ状態の嵌合が、両者の間に隙間ができるスキマバメ状態の嵌合となり、両者が空転してトルクの伝達が断たれる。
したがって、トルクの伝達が断たれるにあたって、従来例のように、過負荷が発生した場合に耐熱摩擦板が押圧力を受けた状態で相互に滑るため、摩擦熱が発生したり、押圧力を受けた状態で制止用の窪みから制止部材が出入りを繰り返して騒音、振動、摩擦熱を発生することがない。
その際、両者の斜面が急角度であるため、トルクにより発生する半径方向の分力が小さいので、感知体１０の先端の角錐形の部分が外周方向に押し出されることはない。
【００３２】
過負荷が解消された場合には、環状形スプリング４を緩める方向にフランジ部５が回動させる力が発生しなくなるため、環状形スプリング４が元の形状に戻り、感知体１０が環状形スプリング４のフランジ部５の外周の凹部に戻る。
【００３３】
また、環状形スプリング４の両端部のフランジ部５の外周に設けられた凹部の傾斜部が、それぞれ逆の配置となっているから、左右いずれの回転方向にも対応することができる。
【実施例２】
【００３４】
実施例２は、図２、３に示したものであり、実施例１との基本的に相違する点は、トルク調整機能を無くし、一方向の回転にのみ対応し、かつ入力軸と出力軸を同軸上に連結した点である。
図１１〜１６に示したものであり、実施例１との基本的に相違する点は、実施例１では、左右いずれの回転方向にも対応することができる、かつトルク調整機能を具えているのに対して、実施例２では、一方向の回転方向のみに対応し、かつトルク調整機能を具えていないものとした点である。
【００３５】
図２は、装置全体の断面図であり、図３は、図２のA-A断面図である。
実施例１と同一の部分については説明を省略し、相違する点を比較して説明する。
実施例１では、両端部のフランジ部５に対応して感知体１０を設けたのに対して、第２実施例では、一端のフランジ部５に対応してのみ感知体１０を設け、他端のフランジ部５に対応する部分には、感知ストッパー２０を設ける。
感知体１０の先端の角錐形の部分の傾斜角度は、両側面共に同一の角度とし、これに対応してフランジ部５の外周に設けた凹部の形状も両側面共に同一の角度とし、底部には平坦部を形成しない。
感知ストッパー２０は、図９に示すとおり、両側面が回転軸に対して直角とし、傾斜しないものとする。
この感知ストッパー２０に対応するフランジ部５の外周に設けた凹部の形状も、両側面が回転軸に対して直角の傾斜しないものとし、感知ストッパー２０の側面とは間隔を隔てたものとする。
この間隔の大きさは、感知体１０の先端の角錐形の部分が、フランジ部５の外周の凹部から外周方向に押し出されるのに必要な回転方向の長さに設定する。
出力軸２１は、円筒形の殻体１の回転中心に入力軸である回転軸２とは反対端に回転不能に装着されている。
また、補助部材１４は、定位置で固定し、回転しないものとする。
【００３６】
実施例２のトルク制御装置において、トルクが正常に伝達されている場合と過負荷が発生してトルクの伝達を絶たれる場合の動作について説明する。
トルクが正常に伝達されている場合については、実施例１のトルク制御装置と同一の動きをする。
過負荷が発生してトルクの伝達を絶たれ、環状形スプリング４と受感体７とが所定のわずかな距離を相対的に回転した後に、両者の相対的な回転を止める場合について、実施例１のトルク制御装置と比較して説明する。
【００３７】
実施例１のトルク制御装置においては、他方のフランジ部５の凹部の急角度の傾斜と感知体１０の先端の角錐形の部分の急角度の傾斜とが接触し、環状形スプリング４と受感体７との相対的な回転を止めるのに対して、実施例２のトルク制御装置においては、他方のフランジ部５の凹部の側面と感知ストッパー２０の側面とが接触し、環状形スプリング４と受感体７との相対的な回転を止める。
実施例１のトルク制御装置と比較して、一方向の回転方向にしか対応できず、トルク調整機能も無いが、装置を簡略化できる。
【実施例３】
【００３８】
実施例３は、図１４、１５に示したものであり、実施例１、実施例２と相違する点は、板バネに代えて弧状のスプリング線２２を複数列並べ、複数列並べた弧状のスプリング線２２の外周を摺接して回動する補助部材１４が配置されている点及び回転軸２と受感体７との嵌合部には、ニードルベアリング２３を備えている点である。これにより、重負荷の場合は両者が相対的に空転した場合の発熱を防げるトルク制御装置となった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は下記の装置として利用できる。
（１）電動式ドリル、タッパーのトルク制御装置。
（２）ギャードモーターを用いた起重機用巻上機、エレベーター用巻上機、ウインチ、チエンブロック等の巻き上げ機のトルク制御装置。
（３）ウオームギャーを用いた電動式ドアーのトルク制御装置。
（４）歯車を用いた増速機や減速機のトルク制御装置。
（５）魚釣り用電動リールのトルク制御装置。
（６）デパート等において用いられるマネキン人形用ターンテーブルのトルク制御装置。
（７）扇風機の首振り装置のトルク制御装置
（８）トルク制御装置付きのドリルチャックユニット。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１のトルク制御装置の断面図である。
【図２】実施例２のトルク制御装置の断面図である。
【図３】実施例２のトルク制御装置の側面図である。
【図４】（イ）は受感体及び軸受部材の断面図、（ロ）は同右側面図、（ハ）は同左側面図である。
【図５】（イ）は補助部材の断面図、（ロ）は同側面図である。
【図６】環状形スプリングの正面図である。
【図７】環状形スプリングの右側面図である。
【図８】実施例１における環状形スプリングの左側面図である。
【図９】実施例２における環状形スプリングの左側面図である。
【図１０】（イ）はトルク調整ダイヤルとビスの断面図、（ロ）は同側面図である。
【図１１】（イ）は受感体に円弧状の板バネ及び感知器を装着した右側面図、（ロ）は同左側面図である
【図１２】（イ）は円弧状の板バネの正面図、（ロ）は同側面図である。
【図１３】感知体の正面図である。
【図１４】実施例3のトルク制御装置の断面図である。
【図１５】（イ）は実施例3における弧状スプリング線の正面図、（ロ）は同側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１            殻体
２            回転軸
３            トルク伝達手段
４            環状形スプリング
５            フランジ部
６            スプリング部
７            受感体
８            軸受部材
９            板バネ
１０          感知体
１１          感知体の一側面
１２          感知体の他側面
１３          平坦部
１４          補助部材
１５          中間部
１６          両端部
１７          ビス
１８          固定ピン溝
２０          感知ストッパー
２１          出力軸
２2          弧状スプリング線
２３        ニードルベアリング
【要約】      （修正有）【課題】過負荷が発生した場合にスチールボールが押圧力を受けた状態で制止用の窪みから出入りを繰り返する。【解決手段】環状形スプリング４の外周には、受感体７が配置され、受感体７は、環状形スプリング４を包囲し、内周は環状形スプリング４のフランジ部５とスキマバメ状態で嵌合し、その両端は回転軸２に軸受を介して回転可能に装着されており、外周は殻体１の内周に固定されており、受感体７の外周には、環状形スプリング４の両端部のフランジ部５に対応するそれぞれの位置に、位相をずらして円弧状の板バネ９又は複数列並べた弧状のスプリング線が外周に沿って装着されており、板バネ９又は複数列並べた弧状のスプリング線には、感知体１０が固着されており、感知体１０は、受感体７を貫通して環状形スプリング４のフランジ部５のそれぞれの凹部内に突出していることを特徴とするトルク制御装置を構成する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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