(57)【特許請求の範囲】
【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・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り、
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
ことを特徴とする自動着脱カップリング装置。
【請求項２】
前記複数の回転体は、前記クラッチ胴の外周に等間隔に配置された４個の前記回転体からなり、
前記駆動クラッチの前記センタリング爪は、前記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からなり、
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１記載の自動着脱カップリング装置。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【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、
（１）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、
（２）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、
（３）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、
（４）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・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り、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、前記複数の回転体は、前記クラッチ胴の外周に等間隔に配置された４個の前記回転体からなり、前記駆動クラッチの前記センタリング爪は、前記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からなり、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３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、つぎの効果を奏する。
（１）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る。
（２）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る。
（３）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。
（４）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２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３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４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５ａ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２２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３１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。また、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２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３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４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
【図１】
0003607518.tif 000002
【図２】
0003607518.tif 000003
【図３】
0003607518.tif 000004
【図４】
0003607518.tif 000005
【図５】
0003607518.tif 000006
【図６】
0003607518.tif 000007
【図７】
0003607518.tif 000008