(57)【要約】【課題】  小型化と耐久性とを達成させるようにしたトルクリミッタを提供する。【解決手段】  このトルクリミッタ２０では、ディスク部２２を採用しているので、摩擦発生面積を拡大することができ、しかも回転軸線Ｌに対する有効半径を大きくすることができ、クリップ形状のバネ部材２３によってディスク部２２を挟み込むことができるので、バネ力を小さくできるといったメリットが発生する。このようなバネ力の低減によって、第1の回転体２０Ａとバネ部材２３とが摺動接触する際の摩耗を低減することができ、摩耗粉の発生を抑制することができる。しかも、ディスク部２２の両平面部２２ａ，２２ｂで摩擦が発生する構造であるため、小さな摩擦力で所望のトルク制限を可能にし、その結果として、小型化を維持しつつ耐久性の向上を図ることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の回転軸線上に配置された第１の回転体と第２の回転体との間に生じた摩擦力を介して、前記第１の回転体と前記第２の回転体との間でトルクの伝達又は遮断を行わせるためのトルクリミッタにおいて、
回転軸に対して直交する方向に拡張されたディスク部を有する前記第１の回転体と、
前記ディスク部において対面するように設けられた第１及び第２の平面部を外側から挟み込むようなクリップ形状をなすバネ部材と、
前記バネ部材を固定した前記第２の回転体と、を備えたことを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
前記第２の回転体には、前記バネ部材の基端を圧入させるスリットが設けられていることを特徴とする請求項１記載のトルクリミッタ。
【請求項３】
前記バネ部材の先端には、前記平面部に沿って周方向に広がる拡張部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のトルクリミッタ。
【請求項４】
前記バネ部材は、前記ディスク部の前記平面部を均等な角度で分割した個数からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトルクリミッタ。
【請求項５】
前記第１の回転体は、複数の前記ディスク部を有することを特徴とする請求項１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、遊技機器、ＡＶ機器及び医療機器などで利用される小型で精密なモータに適合可能なトルクリミッタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦力を利用したトルクリミッタとして特開２００２−３４００１５号公報がある。この公報に記載されたトルクリミッタは、金属材料からなる断面Ｃ字状の弾性スリーブにシャフトが圧入されており、金属スリーブが樹脂部材で覆われた構造を有している。さらに、樹脂部材はモータ側の遊星歯車キャリアの中心に圧入されている。そして、このトルクリミッタは、シャフトの外面とスリーブの内面との間を所定の摩擦力で連結しているので、何らかの原因により、シャフト側がロックされても、シャフトに対してスリーブがロックされることはなく、スリーブの空転すなわち遊星歯車キャリアの空転を維持することができ、これによって、遊星歯車の破損やモータに対する過剰な負荷を防ぐことができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４００１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のトルクリミッタは、シャフトを弾性スリーブで単に包囲しただけの構成であるため、シャフトと弾性スリーブとの摩擦部分の摩耗が激しく、耐久性を向上させ難いといった問題点がある。しかも、小型化させ難いという問題点もある。
【０００５】
本発明は、特に、小型化と耐久性とを達成させるようにしたトルクリミッタ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】
【０００６】
本発明に係るトルクリミッタは、同一の回転軸線上に配置された第１の回転体と第２の回転体との間に生じた摩擦力を介して、第１の回転体と第２の回転体との間でトルクの伝達又は遮断を行わせるためのトルクリミッタにおいて、回転軸に対して直交する方向に拡張されたディスク部を有する第１の回転体と、ディスク部において対面するように設けられた第１及び第２の平面部を外側から挟み込むようなクリップ形状をなすバネ部材と、バネ部材を固定した第２の回転体と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
このトルクリミッタでは、ディスク部を採用しているので、摩擦発生面積を拡大することができ、しかも回転軸線に対する有効半径を大きくすることができ、クリップ形状のバネ部材によってディスク部を挟み込むことができるので、バネ力を小さくできるといったメリットが発生する。このようなバネ力の低減によって、第１の回転体とバネ部材とが摺動接触する際の摩耗を低減することができ、摩耗粉の発生を抑制することができる。しかも、ディスク部の両平面部で摩擦が発生する構造であるため、小さな摩擦力で所望のトルク制限を可能にし、その結果として、小型化を維持しつつ耐久性の向上を図ることができる。
【０００８】
また、第２の回転体には、バネ部材の基端を圧入させるスリットが設けられていると好適である。このような構成は、第２の回転体に対するバネ部材の組み付け作業性を配慮したものである。すなわち、接着剤やインサート成形を必要とせず、製造時のコストダウンを可能にしている。
【０００９】
また、バネ部材の先端には、平面部に沿って周方向に広がる拡張部が設けられていると好適である。拡張部は、ディスク部に対するバネ部材の接触面積を広げることができ、トルク伝達力の調整に有効である。さらに、バネ部材をディスク部に装着する際、この拡張部によってバネ部材を容易に押し広げることができるので、トルクリミッタの組立作業性が良好になる。
【００１０】
また、バネ部材は、ディスク部の平面部を均等な角度で分割した個数からなると好適である。このような構成によって、バネ部材の部品共用化を可能にし、製造コストの低減を図る。また、ディスク部を外側から挟み込むバネ部材の個数を多くするに伴って、バネ部材が小型化する。
【００１１】
また、第１の回転体は、複数のディスク部を有すると好適である。このような構造によって、スリップ開始トルクを高くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型化と耐久性とを達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るトルクリミッタの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１に示すように、小型化が図られているコアドモータ１０は、直径１０〜４０ｍｍ程度の筒形状の金属製モータケース１２を有している。このモータケース１２の内壁面には、Ｎ，Ｓ極をもった永久磁石からなる固定子が固定され、モータケース１２の内部には、鉄芯にコイルが巻かれた回転子が収容されている。この回転子の中心には、軸受により支持された回転軸が固定され、この回転軸の先端部はモータケース１２の前端から突出している。更に、モータケース１２内において、回転軸の後端には整流子が固定され、この整流子には一対のブラシが摺動接触している。各ブラシの基端には板状の端子が接続され、各端子の後端側は、モータケース１２の後端に固定されたブラケットを介して外部に露出する。
【００１５】
コアドモータ１０には遊星歯車機構１３が連結されている。この遊星歯車機構１３は、筒形状のギアボックス１４（二点鎖線）内に収容され、このギアボックス１４内にはコアドモータ１０の回転軸の先端が突出している。この回転軸の先端部には、ギアボックス１４内に設けられた太陽ギアが固定され、この太陽ギアには、３個数のプラネタリギア１６が噛合している。各プラネタリギア１６は、ギアボックス１４の内壁面に一体に形成されたインターナルギア（図示せず）に噛合すると共に、キャリア１７に回転自在に取り付けられている。
【００１６】
さらに、遊星歯車機構１３にはトルクリミッタ２０が連結され、このトルクリミッタ２０はギアボックス１４内に収容されている。トルクリミッタ２０は、玩具などの遊技機器、ＡＶ機器及び医療機器などで利用されている小型で精密なモータに適合させるよう構成されている。そして、近年、モータや周辺部品の耐久性の向上により、トルクリミッタも小型化させつつ耐久性の向上が求められている。
【００１７】
そこで、図２〜図４に示すように、トルクリミッタ２０は、被駆動側に連結される第１の回転体２０Ａと、駆動側に連結される第２の回転体２０Ｂからなる。そして、このトルクリミッタ２０は、同一の回転軸線Ｌ上に配置された第１の回転体２０Ａと第２の回転体２０Ｂとの間に生じた摩擦力を介してトルクの伝達又は遮断が行われる。第１の回転体２０Ａは、第１の回転軸２１に対し直交する方向に拡張された円板状のディスク部２２を有し、この回転軸２１は、ロボットの腕や足などの被駆動側に固定される。
【００１８】
さらに、第２の回転体２０Ｂは、前述した各プラネタリギア１６を軸支するキャリア１７と、このキャリア１７に固定されたクリップ形状の５個のバネ部材２３とからなる。このバネ部材２３は、Ｕ字状に形成されて、ディスク部２２の第１及び第２のドーナツ状平面部２２ａ，２２ｂを外側から所定の弾性力をもって挟み込む。これにより、バネ部材２３の内面とディスク部２２の外面との間で所定の摩擦力を発生させることができる。
【００１９】
さらに、キャリア１７は、プラネタリギア１６を回転自在に支持するための３本の軸部１７ｂが設けられたベース部１７ａと、ディスク部２２を包囲するバネ固定部１７ｃとを一体的に備えている。さらに、ベース部１７ａの中央には、第１の回転体２０Ａに設けて回転軸線Ｌ上に位置する支軸２４を回転自在に保持するための軸孔２６が設けられている。
【００２０】
このバネ固定部１７ｃは、バネ部材２３の基端が圧入されるスリット２７によって５分割されている。バネ部材２３の圧入に配慮して、スリット２７は、バネ部材２３の幅より僅かに短い幅で形成されている。このような構成は、トルクリミッタ１７０におけるバネ部材２３の組み付け作業性を配慮したものであり、接着剤やインサート成形を必要としないため、製造時のコストダウンを可能にしている。さらに、バネ部材２３は、ディスク部２２の平面部２２ａ，２２ｂを均等な角度で分割した個数、この実施形態では５個からなる。このような構成によって、バネ部材２３の部品共用化を可能にし、製造コストの低減を可能にする。また、ディスク部２２を外側から挟み込むバネ部材２３の個数を多くするに伴って、バネ部材２３を小型化が促進される。
【００２１】
さらに、各バネ部材２３の両端には、平面部２２ａ，２２ｂに沿って周方向に広がる拡張部２３ａ，２３ｂが設けられている。このような拡張部２３ａ，２３ｂの採用は、ディスク部２２に対するバネ部材２３の接触面積を広げることができ、トルク伝達力の調整に有効である。また、拡張部２３ａ，２３ｂは、スリット２７からバネ部材２３が抜けるのを防止する。さらに、拡張部２３ａ，２３ｂはバネ部材２３の押し広げを容易にし、バネ部材２３をディスク部２２に装着する際の作業性を良好にしている。例えば、図５に示すようなバネ圧入治具３０によって、バネ部材２３をディスク部２２に簡単に装着させることができる。
【００２２】
このバネ圧入治具３０は、ブロック部３１と棒状のプッシャー３２とからなり、ブロック部３１の下端には、ディスク部２２の周面２２ｃに押し当て可能な一対の脚部３３が設けらえている。さらに、ブロック部３１の中央には、バネ部材２３及びプッシャー３２が挿通するガイド溝３４が上下方向に延在するように形成されている。ブロック部３１において、ガイド溝３４の両側には、上下方向で脚部３３の延長上に位置する一対のクサビ部３６が設けられ、このクサビ部３６は、脚部３３側で広がるように構成されている。クサビ部３６の前後面は、上下方向に延在するスロープ面３６ａ，３６ｂとして形成されている。
【００２３】
バネ部材２３をディスク部２２に組み付ける手順として、クサビ部３６における前後のスロープ面３６ａ，３６ｂを、バネ部材２３における前後の拡張部２３ａ，２３ｂで挟み込むようにして、バネ部材２３をガイド溝３４内に上方から差し込む。その後、プッシャー３２によってバネ部材２３を上から押し込むと、拡張部２３ａと拡張部２３ｂとの間隔がスロープ面３６ａ，３６ｂに沿って押し広げられながら、バネ部材２３はディスク部２２に向かって進む。
【００２４】
さらに、プッシャー３２によってバネ部材２３を押し込むと、拡張部２３ａ，２３ｂが脚部３３から外れ、ディスク部２２の平面部２２ａ，２２ｂがバネ部材２３の拡張部２３ａ，２３ｂで挟み込まれる。その後、プッシャー３２によってバネ部材２３を押さえつけた状態で、ブロック部３１のみを持ち上げて、クリップ状のバネ部材２３はディスク部２２に残される。このような作業を５回繰り返すことで、５本のバネ部材２３をディスク部２２に組み付けるための作業が完了する。
【００２５】
このようにして組立てられたトルクリミッタ２０では、ディスク部２２を採用しているので、摩擦発生面積を拡大することができ、しかも回転軸線Ｌに対する有効半径を大きくすることができるので、クリップ形状のバネ部材２３によってディスク部２２を挟み込む力すなわちバネ力を小さくできるといったメリットが発生する。このようなバネ力の低減によって、第1の回転体２０Ａとバネ部材２３とが摺動接触する際の摩耗を低減することができ、摩耗粉の発生を抑制することができる。しかも、ディスク部２２の両平面部２２ａ，２２ｂで摩擦が発生する構造であるため、小さな摩擦力で所望のトルク制限を可能にし、その結果として、小型化を維持しつつ耐久性の向上を図ることができる。
【００２６】
［第２の実施形態］
第１の実施形態と同一又は同等な構成部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
図６〜図９に示すように、トルクリミッタ４０は多段型（この実施形態では２段）をなし、第１の回転体４０Ａは、第１の回転軸２１に対し直交する方向に拡張された円板状のディスク部２２，４２を２個有し、同径のディスク部２２とディスク部４２は、回転軸２１に並設して設けられている。そして、各ディスク部２２，４２には、クリップ状のバネ部材２３が装着されている。また、第２の回転体４０Ｂは、前述した各プラネタリギア１６を軸支するキャリア４３と、このキャリア４３に固定されたクリップ形状の１０個のバネ部材２３とからなる。このように、２個のディスク部２２，４２によってトルクリミッタ４０を２段型にすることで、スリップ開始トルクを高くすることができる。なお、３個以上のディスク部によってトルクリミッタ４０を３段以上にすることも可能である。
【００２７】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。このトルクリミッタ２０，４０は、遊星歯車機構１３との組み合わせで利用される場合に限らず、ギアボックスから突出する駆動シャフトに連結して利用される場合もある。また、本発明は、コアドモータに限定されず、コアレスモータやステッピングモータにも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るトルクリミッタの第１の実施形態を適用したギア付きモータを示す斜視図である。
【図２】本発明に係るトルクリミッタの第１の実施形態を示す斜視図である。
【図３】図２に示したトルクリミッタの分解斜視図である。
【図４】第１の回転体のディスク部をクリップ状のバネ部材で挟み込んだ状態を示す断面図である。
【図５】バネ圧入治具を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るトルクリミッタの第２の実施形態を適用したギア付きモータを示す斜視図である。
【図７】本発明に係るトルクリミッタの第２の実施形態を示す斜視図である。
【図８】図７に示したトルクリミッタの分解斜視図である。
【図９】第１の回転体のディスク部をクリップ状のバネ部材で挟み込んだ状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２０，４０…トルクリミッタ、２０Ａ，４０Ａ…第１の回転体、２０Ｂ，４０Ｂ…第２の回転体、２１…回転軸（第１の回転軸）、２２，４２…ディスク部、２２ａ，２２ｂ…平面部、２３…バネ部材、２３ａ，２３ｂ…拡張部、２７…スリット、Ｌ…回転軸線。
【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】
2006090541.tif 000008
【図７】
2006090541.tif 000009
【図８】
2006090541.tif 000010
【図９】
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