(57)【要約】【課題】耐久性を向上させ得るトルクリミッタを提供する。【解決手段】内輪体と、前記内輪体に巻き付けられたコイルバネと、前記コイルバネが巻き付けられた状態の内輪体が内挿される中空の外輪体とを備え、前記外輪体が軸線回りに回転されると前記外輪体に設けられた係合部が前記コイルバネの一端部と係合して当該コイルバネの締め付け力を緩めるように構成されたトルクリミッタであって、前記内輪体の外周面のうち前記コイルバネが巻き付けられる領域の少なくとも一部にはショットピーニング加工が施されている。【選択図】図２
2014185677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪体と、前記内輪体に巻き付けられたコイルバネと、前記コイルバネが巻き付けられた状態の内輪体が内挿される中空の外輪体とを備え、前記外輪体が軸線回りに回転されると前記外輪体に設けられた係合部が前記コイルバネの一端部と係合して当該コイルバネの締め付け力を緩めるように構成されたトルクリミッタであって、
前記内輪体の外周面のうち前記コイルバネが巻き付けられる領域の少なくとも一部にはショットピーニング加工が施されていることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
ショットピーニング加工が施された部分は、算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
【請求項３】
ショットピーニング加工が施された部分は、突出谷部の断面積Ａ２が３μｍ・％以上であることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材供給装置における分離ローラ等に適用されるトルクリミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
内輪体、前記内輪体に巻き付けられたコイルバネ及び前記コイルバネが巻き付けられた状態の内輪体が内挿される中空の外輪体を備え、前記外輪体に付加される外力（回転トルク）が所定の閾値以下の場合には前記外輪体が前記内輪体に対して軸線回りに相対回転することを禁止し且つ前記外力が閾値を超える場合には前記外輪体が前記内輪体に対して軸線回りに相対回転することを許容するトルクリミッタは、シート材を１枚ずつ供給するシート材供給装置における分離ローラ等として広く利用されている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
詳しくは、前記外輪体には、前記コイルバネの一端部が係合する係合部が設けられており、前記外輪体が軸線回り一方側へ回転されると、前記係合部が前記コイルバネの一端部を押動して前記コイルバネの締め付け力を緩めるようになっている。
【０００４】
詳しくは、前記外輪体に対して軸線回り一方側を向く外力が作用した場合において、前記外力が前記コイルバネの締め付け力以下の状態では、前記外輪体は前記コイルバネによって軸線回り一方側への回転が禁止される。一方、前記外力が前記コイルバネの締め付け力を超えると、前記外輪体によって前記コイルスプリングが開放状態とされ、これにより、前記外輪体が前記コイルスプリングと共に前記内輪体に対して軸線回りに相対回転することが許容される。
【０００５】
前記トルクリミッタがシート材供給装置における分離ローラとして利用される場合を例に、前記トルクリミッタの動作をさらに詳細に説明する。
前記シート材供給装置は、動力源からの動力によって軸線回りに回転駆動されてシート材を送り込む供給ローラと、前記供給ローラとの間でシート材を挟むように前記供給ローラと対向配置された、分離ローラとして作用するトルクリミッタとを備えている。
【０００６】
ここで、前記供給ローラ及び前記トルクリミッタは、前記供給ローラと前記シート材との間の供給ローラ側摩擦力が前記トルクリミッタと前記シート材との間のトルクリミッタ側摩擦力よりも大きくなり、且つ、前記トルクリミッタ側摩擦力が積層されたシート材間のシート材間摩擦力よりも大きくなるように、構成されている。
【０００７】
詳しく説明すると、前記供給ローラ及び前記トルクリミッタの間で一枚のシート材が挟まれる際には、前記供給ローラが前記シート材を搬送し、前記トルクリミッタは前記シート材の搬送に応じて従動回転される。
【０００８】
即ち、前記供給ローラによって搬送されるシート材を介して前記トルクリミッタの外輪体には軸線回り一方側を向く外力が作用する。この外力が前記閾値を超えるように設定しておくことにより、一枚のシート材が送り込まれた場合には前記外輪体が前記コイルスプリングと共に前記内輪体に対して軸線回りに回転する。
【０００９】
一方、前記供給ローラ及び前記トルクリミッタの間で積層状態の複数枚のシート材が挟まれる際には、前述の通り、供給ロール側摩擦力及びトルクリミッタ側摩擦力の双方がシート材間摩擦力よりも大とされている為、前記複数枚のシート材のうち前記供給ローラに接する一枚のシート材だけが他のシート材に対して滑りながら前記供給ローラによって搬送される。
【００１０】
この際、前記供給ローラによって搬送される前記供給ローラ側シート材からシート材間摩擦力に応じた力が前記トルクリミッタに接するトルクリミッタ側シート材を介して前記トルクリミッタの前記外輪体に作用する。
【００１１】
しかしながら、この状態で前記外輪体に作用する力は前記閾値以下とされており、従って、前記外輪体は前記コイルスプリングによって回転が防止される。
【００１２】
このように、前記トルクリミッタにおいては、前記コイルスプリングが前記内輪体に対して軸線回りに摺接状態で相対回転する状態（前記シート材供給装置においては、前記供給ローラ及び前記トルクリミッタの間に一枚だけのシート材が挟まれて、前記シート材が前記供給ローラによって搬送され、前記シート材の搬送に伴って前記外輪体及び前記コイルスプリングが前記内輪体に対して軸線回りに相対回転する状態）と、前記コイルスプリングが前記内輪体に対して相対回転不能な状態（前記シート材供給装置においては、前記供給ローラ及び前記トルクリミッタの間に複数のシート材が積層状態で挟まれて、前記供給ローラに接するシート材だけが、隣接する他のシート材に対して滑りつつ前記供給ローラによって搬送され、前記外輪体及び前記コイルスプリングは前記内輪体に対して相対回転しない状態）とが繰り返し現出される。
【００１３】
ところで、前記内輪体における外周面のうち前記コイルスプリングが巻き付けられる領域にはグリース等の潤滑材が塗布されており、前記潤滑材によって前記コイルスプリングの前記内輪体に対する相対回転動作の安定化（即ち、前記外輪体を前記内輪体に対して相対回転させる為に必要とされる回転トルクの安定化）を図っているが、前記トルクリミッタの使用回数が増えると、前記領域から潤滑材が無くなり又は不足し、前記外輪体（及び前記コイルスプリング）を前記内輪体に対して相対回転させる為に要する回転トルクが前記閾値から大きく外れる事態が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−２７４９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、耐久性を向上させ得るトルクリミッタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、前記目的を達成する為に、内輪体と、前記内輪体に巻き付けられたコイルバネと、前記コイルバネが巻き付けられた状態の内輪体が内挿される中空の外輪体とを備え、前記外輪体が軸線回りに回転されると前記外輪体に設けられた係合部が前記コイルバネの一端部と係合して当該コイルバネの締め付け力を緩めるように構成されたトルクリミッタであって、前記内輪体の外周面のうち前記コイルバネが巻き付けられる領域の少なくとも一部にはショットピーニング加工が施されているトルクリミッタを提供する。
【００１７】
好ましくは、ショットピーニング加工が施された部分は、算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上とされる。
【００１８】
好ましくは、ショットピーニング加工が施された部分は、突出谷部の断面積Ａ２が３μｍ・％以上とされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るトルクリミッタによれば、内輪体の外周面のうちコイルバネが巻き付けられるコイルバネ巻き付け領域の少なくとも一部にはショットピーニング加工が施されているので、前記コイルバネ巻き付け領域及び前記コイルバネの間に介挿されるグリース等の潤滑材を、ショットピーニング加工によって形成される凹凸形状によって当該部分に有効に留めることができる。従って、耐久性を向上させることができる。
【００２０】
さらに、ショットピーニング加工によって前記コイルバネ巻き付け領域の表面硬化を図ることができ、この点においても耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るトルクリミッタの分解斜視図である。
【図２】図２は、前記トルクリミッタの分解側面図である。
【図３】図３は、前記トルクリミッタが分離ローラとして用いられたシート材供給装置の模式図である。
【図４】図４は、本発明に係るトルクリミッタの一実施例における表面粗さ曲線である。
【図５】図５は、比較例に係るトルクリミッタの表面粗さ曲線である。
【図６】図６は、前記実施例に対して行った耐久試験結果を示すグラフであり、作動サイクルの回数と外輪体を回転させる為に要する回転トルクとの関係を示している。
【図７】図７は、前記比較例に対して行った耐久試験結果を示すグラフであり、作動サイクルの回数と外輪体を回転させる為に要する回転トルクとの関係を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るトルクリミッタの好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２に、それぞれ、本実施の形態に係るトルクリミッタ１の分解斜視図及び分解側面図を示す。
【００２３】
図１及び図２に示すように、前記トルクリミッタ１は、内輪体１０と、前記内輪体１０に巻き付けられたコイルバネ２０と、前記コイルバネ２０が巻き付けられた状態の内輪体１０が内挿される中空の外輪体３０とを備えている。
【００２４】
前記コイルバネ２０は、前記外輪体３０が軸線回りに締め付け力を緩める方向（以下、開放方向という）へ回転される際に、前記外輪体３０からの外力を一端部において受け得る状態で前記内輪体１０の外周面に巻き付けられている。
【００２５】
詳しくは、図１及び図２に示すように、前記コイルバネ２０は、前記内輪体１０の外周面に巻き付けられるコイル部２１と、前記コイル部２１の終端部から前記内輪体１０の軸線を基準にして径方向外方へ延び、前記一端部として作用するフック部２２とを有している。
【００２６】
前記外輪体３０には、前記コイルバネ２０の前記フック部２２と係合する係合部３３が設けられている。
前記係合部３３は、前記外輪体３０が前記内輪体１０に対して軸線回り開放方向へ回転する動きに応じて、前記フック部２２を軸線回り開放方向へ押動するように構成されている。
【００２７】
本実施の形態においては、図１及び図２に示すように、前記外輪体３０における周壁３１の内周面に、前記フック部２２が係入されるスリット３５が設けられており、前記スリット３５における周方向一方側を向く面３５ａが前記係合部３３として作用している。
【００２８】
前記トルクリミッタ１においては、前記内輪体１０が軸線回りに固定された状態で、前記外輪体３０に対して、軸線回り開放方向を向き且つ前記コイルスプリング２０の締め付け力を超える外力が作用すると、前記コイルスプリング２０が拡径されて前記内輪体１０に対して軸線回りに摺動可能な状態となり、これにより、前記外輪体３０及び前記コイルスプリング２０が前記内輪体１０に対して軸線回り開放方向へ相対的に回転する。
【００２９】
一方、前記外輪体３０に作用する外力が前記締め付け力以下の場合には、前記外輪体３０は前記コイルスプリング２０によって軸線回り開放方向への回転が防止される。
【００３０】
斯かるトルクリミッタ１は、積層された複数のシート材を１枚ずつ供給するシート材供給装置における分離ローラとして好適に使用される。
図３に、本実施の形態に係るトルクリミッタ１が分離ローラ１２０として適用されたシート材供給装置１００の模式図を示す。
【００３１】
図３に示すように、前記シート材供給装置１００は、動力源によって駆動されてシート材２００を送り込む供給ローラ１１０と、前記供給ローラ１１０との間にシート材２００を挟むように前記供給ローラ１１０と対向配置された前記トルクリミッタ１とを備えている。
【００３２】
なお、図示の形態においては、前記シート材供給装置１００は、さらに、前記トルクリミッタ１を前記供給ローラ１１０に向けて押圧する付勢部材１３０と、積層された複数のシート材２００を収容するトレイ２１０とを備えている。
【００３３】
前記トレイ２１０は、前記供給ローラ１１０が前記複数のシート材２００のうち最上方に位置するシート材２００ａに作用することを可能とする作動位置（図３の実線）と、前記複数のシート材２００を前記供給ローラ１１０から退避させる退避位置（図３の破線）とをとり得る。
【００３４】
前記トルクリミッタ１は、前記供給ローラ１１０及び前記トルクリミッタ１の間に一枚のシート材２００ａが挟まれる場合には、当該一枚のシート材２００ａの搬送をサポートしつつ、前記供給ローラ１１０及び前記トルクリミッタ１の間に積層状態で複数枚のシート材が挟まれる場合には、前記供給ローラ１１０に接する一枚のシート材だけの搬送を可能とする分離ローラとして作用する。
【００３５】
詳しくは、前記供給ローラ１１０及び前記トルクリミッタ１は、前記供給ローラ１１０と前記シート材２００との間の供給ローラ側摩擦力が前記トルクリミッタ１と前記シート材２００との間のトルクリミッタ側摩擦力よりも大で、且つ、前記トルクリミッタ側摩擦力が積層されたシート材２００間のシート材間摩擦力よりも大となるように、構成されている
【００３６】
具体的には、図３に示すように、前記供給ローラ１１０は、前記動力源によって軸線回りに回転駆動される駆動軸１１１と、前記駆動軸１１１に相対回転不能に外挿されたローラ本体１１２と、前記ローラ本体１１２の外周に装着された供給ローラゴム１１３とを有している。
【００３７】
一方、前記トルクリミッタ１は、前記内輪体１０、前記コイルスプリング２０及び前記外輪体３０に加えて、前記外輪体３０の外周に装着された分離ローラゴム１２３を有している。
【００３８】
前記分離ローラゴム１２３は、前記トルクリミッタ側摩擦力が前記シート材間摩擦力よりは大で且つ前記供給ローラ側摩擦力よりは小となるように、形成される。
【００３９】
前記シート材供給装置１００において、前記供給ローラ１１０及び前記トルクリミッタ１の間に一枚のシート材２００ａが挟まれると、前記供給ローラ１１０の回転に伴って前記供給ローラ側摩擦力を介して前記シート材２００ａが搬送される。
【００４０】
この際、前記トルクリミッタ１の前記外輪体３０は、前記シート材２００ａの搬送に応じて前記トルクリミッタ側摩擦力を介して軸線回り開放方向へ回転される。
即ち、前記外輪体３０には、前記シート材２００ａを介して軸線回り開放方向への外力が作用する。
【００４１】
この外力が前記コイルスプリング２０の締め付け力より大となるように設定しておけば、前記コイルスプリング２０は前記外輪体３０によって拡径されて、前記外輪体３０が前記コイルスプリング２０と共に前記内輪体１０に対して軸線回り開放方向へ相対的に回転する。
この状態においては、前記コイルスプリング２０は、前記内輪体１０の外周面に対して軸線回りに摺動する。
【００４２】
一方、前記供給ローラ１１０及び前記トルクリミッタ１の間に複数枚のシート材が積層状態で挟まれると、前記供給ローラ１１０の回転に伴って前記供給ローラ１１０に接する一枚のシート材だけが搬送される。
【００４３】
即ち、前述の通り、供給ロール側摩擦力及びトルクリミッタ側摩擦力の双方がシート材間摩擦力よりも大とされている為、前記供給ロール１１０及び前記トルクリミッタ１の間に複数枚のシート材が積層状態で挟まれると、複数枚のシート材の間で滑りが生じる。
【００４４】
詳しく説明すると、複数枚のシート材２００のうち前記供給ローラ１１０に接する一枚のシート材が、隣接する他のシート材に対して滑りながら、供給ローラ側摩擦力を介して前記供給ローラ１１０の回転に応じて搬送される。
【００４５】
この状態においては、前記供給ローラ１１０に接する一枚のシート材以外のシート材は搬送されず、前記トルクリミッタ１の前記外輪体３０も回転しない。
【００４６】
即ち、この状態においては、前記供給ローラ１１０によって搬送される前記供給ローラ側シート材からシート材間摩擦力に応じた力がトルクリミッタ１に接するトルクリミッタ側シート材を介して前記トルクリミッタ１の前記外輪体３０に作用する。
【００４７】
しかしながら、この状態で前記外輪体３０に作用する力は前記閾値以下とされており、従って、前記外輪体３０は前記コイルスプリング２０によって回転が防止され、前記トルクリミッタ側シート材は搬送されない。
【００４８】
ところで、前記コイルスプリング２０を前記内輪体１０に対して安定的に且つ再現性良く軸線回りに相対回転させる為に、前記トルクリミッタ１においては、前記内輪体１０の外周面のうち前記コイルバネ２０が巻き付けられる領域（図２参照。以下、コイルバネ巻き付け領域１１という）にはグリース等の潤滑材が塗布されている。
【００４９】
しかしながら、前述の通り、前記トルクリミッタ１の使用時には、前記コイルスプリング２０が前記内輪体１０に対して軸線回りに摺動（相対回転）する状態と前記コイルスプリング２０の前記摺動（相対回転）が停止される状態とが繰り返される為、使用回数の増加に従って、潤滑材切れが生じ得る。
【００５０】
この潤滑材切れは、前記コイルスプリング２０の摺動状態を現出させる為に必要なトルク（即ち、前記コイルスプリング２０を拡径させて、前記外輪体３０を前記コイルスプリング２０と共に前記内輪体１０に対して軸線回り開放方向へ回転させる為に要する前記外輪体３０へのトルク）の増加を招き、前記供給ローラ１１０及び前記トルクリミッタ１間に一枚のシート材が挟まれているにも拘わらず、前記トルクリミッタ１の前記外輪体３０が前記コイルスプリング２０によって回転停止状態とされる不都合を招く。
【００５１】
この点を考慮して、本実施の形態においては、図２に示すように、前記コイルバネ巻き付け領域１１の少なくとも一部に、ショットピーニング加工による凹凸形状が設けられている。
【００５２】
斯かる構成によれば、潤滑材を前記コイルバネ巻き付け領域１１に有効に留めることができ、前記トルクリミッタ１の耐久性を向上させることができる。
【００５３】
さらに、ショットピーニング加工によって、前記内輪体１０のうち最も負荷の掛かる前記コイルバネ巻き付け領域１１の表面を硬化させることができ、高硬度化による耐久性向上も図ることができる。
【００５４】
以下、前記トルクリミッタ１の一例（以下、実施例という）に対して行った耐久試験について説明する。
本実施例は下記構成を有している。
前記内輪体１０：普通鋼（AISI101）、外径７ｍｍ
前記コイルスプリング２０：断面形状が0.635×0.635ｍｍの矩形のピアノ線によって形成された、軸線方向長さ4.2ｍｍで且つ内径が約６．７５ｍｍの螺旋体
前記外輪体３０：ポリオキシメチレン（POM）樹脂
本実施例においては、前記コイルバネ巻き付け領域１１の全体に亘ってショットピーニング加工を行った。
【００５５】
図４に、前記実施例における前記コイルバネ巻き付け領域１１の表面粗さ曲線を示す。
前記実施例においては、前記コイルバネ巻き付け領域１１は、JIS B0601 で規定されている算術平均粗さＲａが０．６９３μｍであり、JIS B0671-2 で規定されている突出谷部の断面積Ａ２が１５．４７２μｍ・％であった。
【００５６】
比較例として、ショットピーニング加工が行われていない点においてのみ前記実施例と異なるトルクリミッタを用意した。
図５に、前記比較例における前記内輪体１０の表面粗さ曲線を示す。
前記比較例においては、前記内輪体１０の外表面は、JIS B0601 で規定されている算術平均粗さＲａは０．２６７μｍであり、JIS B0671-2 で規定されている突出谷部の断面積Ａ２は２．７７３μｍ・％であった。
【００５７】
前記内輪体１０を固定した状態で、前記外輪体３０を軸線回り開放方向へ回転数２５０ｒｐｍで１．５秒間回転させ、その後、０．５秒間停止させるＯＮ・ＯＦＦ動作を１枚のシート材を搬送する１サイクルとし、このサイクルを繰り返して、前記外輪体３０を前記内輪体１０に対して相対回転させる為に要する回転トルクがどのように変化するかを検査した。
【００５８】
本耐久試験においては、前記実施例として実施例１〜３を用意し、前記比較例として比較例１〜３を用意した。
図６及び図７に、それぞれ、前記実施例（実施例１〜３）及び前記比較例（比較例１〜３）の試験結果を示す。
【００５９】
図７に示すように、前記比較例１〜３においては、それぞれ、４５万サイクル、４０万サイクル及び２５万サイクルを超えた時点で、前記外輪体３０を回転させる為に要する回転トルクが急激に上昇した。
【００６０】
これに対し、図８に示すように、前記実施例１〜３においては、５０万サイクルの時点においても、前記外輪体３０を回転させる為に要する回転トルクは実質的に一定であった。
【００６１】
この結果から、算術平均粗さＲａが０．３μｍ以上となるようにショットピーニング加工を行えば、耐久性を十分に向上させ得ることが推定される。
【００６２】
又、突出谷部の断面積Ａ２が３μｍ・％以上となるようにショットピーニング加工を行えば、耐久性を十分に向上させ得ることが推定される。
【符号の説明】
【００６３】
１        トルクリミッタ
１０      内輪体
１１      コイルバネ巻き付け領域
２０      コイルバネ
３０      外輪体
３３      係合部
【図１】
2014185677.tif 000003
【図２】
2014185677.tif 000004
【図３】
2014185677.tif 000005
【図４】
2014185677.tif 000006
【図５】
2014185677.tif 000007
【図６】
2014185677.tif 000008
【図７】
2014185677.tif 000009