JP7076786B2 - Gear mechanism with torque limiter - Google Patents
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Description
本発明は、トルクリミッタ付き歯車機構に関し、特に、一定以上のトルクを入力した時に、空回転する部品の数を従来よりも少なくし、温度の上下に拘わらず、安定したトルクリミッタ動作を得るようにするための新規な改良に関する。 The present invention relates to a gear mechanism with a torque limiter, and in particular, the number of parts that rotate idle when a certain amount of torque is input is reduced as compared with the conventional case, so that stable torque limiter operation can be obtained regardless of the temperature rise and fall. Regarding new improvements to.
従来、用いられていたこの種のトルクリミッタ付き歯車減速機としては、例えば、特許文献1の「トルクリミッタ付き歯車減速機」を挙げることができきる。
すなわち、図4及び図5において、モータ軸ピニオン10の回転は、入力歯車21に伝達される。前記入力歯車21の回転は、摩擦クラッチとしての摩擦板62を介して摺動板61に伝達され、前記摺動板61とともに第1のピニオン軸20が回転する。前記第1のピニオン軸20の回転によって出力歯車22が回転し、この出力歯車22に噛合する入力歯車31が回転する。この入力歯車31の回転は、第2のピニオン軸30に伝達され、第2のピニオン軸30とともに出力歯車32が回転する。そして、この出力歯車32に噛合する入力歯車41が回転し、この入力歯車41を支持する減速機の出力軸40が回転する。
次に、減速機出力軸に一定値以上の負荷トルクが加わると円板式の摩擦クラッチが摺動する。
前記摺動板61に負荷トルクが伝達されると、摩擦板62との間ですべりが生じ、トルクリミッタ機構60が作動する。トルクリミッタ機構60の作動時の入力歯車21とピニオン軸20の摺動は、上記入力歯車21の内周面側に配置されたすべり軸受け23,24によって、すべり機構が作用し、負荷トルクの伝達を防ぐことができる。
As a gear reducer with a torque limiter of this type that has been conventionally used, for example, "Gear reducer with a torque limiter" of Patent Document 1 can be mentioned.
That is, in FIGS. 4 and 5, the rotation of the motor shaft pinion 10 is transmitted to the input gear 21. The rotation of the input gear 21 is transmitted to the sliding plate 61 via the friction plate 62 as a friction clutch, and the first pinion shaft 20 rotates together with the sliding plate 61. The rotation of the first pinion shaft 20 causes the output gear 22 to rotate, and the input gear 31 that meshes with the output gear 22 rotates. The rotation of the input gear 31 is transmitted to the second pinion shaft 30, and the output gear 32 rotates together with the second pinion shaft 30. Then, the input gear 41 that meshes with the output gear 32 rotates, and the output shaft 40 of the speed reducer that supports the input gear 41 rotates.
Next, when a load torque of a certain value or more is applied to the reducer output shaft, the disc type friction clutch slides.
When the load torque is transmitted to the sliding plate 61, slippage occurs between the sliding plate 61 and the friction plate 62, and the torque limiter mechanism 60 operates. The sliding of the input gear 21 and the pinion shaft 20 when the torque limiter mechanism 60 is operated is handled by the sliding mechanism by the sliding bearings 23 and 24 arranged on the inner peripheral surface side of the input gear 21, and the load torque is transmitted. Can be prevented.
従来のトルクリミッタ付き歯車機構は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、入力トルクが一定以上となった時に、回転する部分が歯車に限定されておらず、高温及び低温状態になると、すべり軸受の摺動部品の特性が変化し、滑りトルクが一定とならず、出力側の歯車(出力軸40)も回転することとなっていた。
従って、入力軸であるモータ軸ピニオンに過大入力が入力された時には、出力軸40が回転することになっていた。
Since the conventional gear mechanism with a torque limiter is configured as described above, the following problems exist.
That is, when the input torque exceeds a certain level, the rotating part is not limited to the gear, and when the temperature is high or low, the characteristics of the sliding parts of the slide bearing change and the sliding torque is not constant. , The gear on the output side (output shaft 40) was also supposed to rotate.
Therefore, when an excessive input is input to the motor shaft pinion, which is an input shaft, the output shaft 40 is supposed to rotate.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、一定以上のトルクが入力した時に、回転する部品の数を従来よりも少なくし、温度の上下に拘わらず、安定したトルクリミッタ動作を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, when a certain torque or more is input, the number of rotating parts is smaller than before, and it is stable regardless of the temperature rise and fall. The purpose is to obtain the torque limiter operation.
本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構は、軸の一端側の第1キー溝に第1キーを介して固定された第1歯車と、前記第1歯車の内側面の第1切欠き部に設けられ、複数のディテント穴を有する第1板と、前記第1歯車に隣接して設けられた第2歯車の貫通孔内に設けられたボールと、前記軸の第2キー溝内で直動できる第2板と、前記第1、第2板間に配設された第2歯車と、前記第2板の内側面に形成され、前記ディテント穴に接する前記ボールの一面が接する輪状溝と、前記軸の他端側に螺合されたロックナットと、前記軸の外周位置でかつ前記ロックナットの内側に設けられたロックワッシャと、前記ロックワッシャと前記第2板との間に設けられた弾性体を、備え、前記ボールは、前記ディテント穴と前記輪状溝との間に挟持され、前記ロックナットを回転することにより、前記第2板が前記ボール側へ付勢され、前記第1歯車に対する入力トルクが一定以上となった時に、摺動する前記第2歯車と接する前記各板を第1、第2キーにより、軸に対して回転を防止することで、回転する部品を前記第2歯車と前記ボールとし、前記弾性体による力が前記第2板、前記ボール及び前記第1板へ伝達でき、前記第2歯車に軸方向に抑え付ける力を加えないようにした構成であり、また、前記弾性体は、皿バネよりなる構成である。 The gear mechanism with a torque limiter according to the present invention is provided in the first gear fixed to the first keyway on one end side of the shaft via the first key and in the first notch on the inner surface of the first gear. , A first plate having a plurality of detent holes, a ball provided in a through hole of a second gear provided adjacent to the first gear, and a second gear that can move directly in the second keyway of the shaft. The two plates, the second gear arranged between the first and second plates, the ring-shaped groove formed on the inner surface of the second plate and in contact with one surface of the ball in contact with the detent hole, and the shaft. A lock nut screwed to the other end side of the shaft, a lock washer provided at the outer peripheral position of the shaft and inside the lock nut, and an elastic body provided between the lock washer and the second plate. The ball is sandwiched between the detent hole and the ring-shaped groove, and by rotating the lock nut, the second plate is urged toward the ball side and an input to the first gear is provided. When the torque exceeds a certain level, the rotating parts are referred to as the second gear by preventing the plates in contact with the second gear that slides from rotating with respect to the shaft by the first and second keys. The ball is configured so that the force of the elastic body can be transmitted to the second plate, the ball, and the first plate, and the force for suppressing the second gear in the axial direction is not applied. The elastic body is composed of a countersunk spring.
本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、従来のように、高温と低温とで摩擦状態が変化するようなすべり機構を用いるのではなく、入力トルクが一定以上となった時は、ディテント穴75と輪状溝85間に保持されたボール6と第2歯車80が回転して摺動しているため、周囲温度の上、下動変化に関係なく、摺動する第2歯車80と接する第1板74及び第2板74aをキー71、7Aにより軸1に対して回転を防止することで、このような時に回転する部品は第2歯車80との前記第2歯車80の貫通孔100内に挿入されているボール6に限定され、温度の上、下動に伴うすべりトルクをほぼ一定に保つことができる。
また、弾性体91による力を第2板74aとボール6と第1板74に伝達させ、第2歯車80に軸方向Aの付勢力を加えなくて済み、安定したすべりトルクを得ることができる。
また、弾性体91が、スプリング又は皿バネによって形成されているため、復元力が秀れており、トルクリミッタとしてのリミット精度を保持することができる。
Since the gear mechanism with a torque limiter according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, instead of using a sliding mechanism that changes the frictional state between high temperature and low temperature as in the past, when the input torque exceeds a certain level, it is held between the detent hole 75 and the ring-shaped groove 85. Since the ball 6 and the second gear 80 rotate and slide, the first plate 74 and the second plate 74a that are in contact with the sliding second gear 80 are keyed regardless of the change in downward movement due to the ambient temperature. By preventing rotation with respect to the shaft 1 by 71 and 7A, the parts that rotate at such times are limited to the ball 6 inserted in the
Further, the force of the elastic body 91 is transmitted to the second plate 74a, the ball 6 and the first plate 74, and it is not necessary to apply the urging force in the axial direction A to the second gear 80 , so that a stable sliding torque can be obtained. ..
Further, since the elastic body 91 is formed by a spring or a disc spring, the restoring force is excellent, and the limit accuracy as a torque limiter can be maintained.
本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構は、一定以上のトルクが入力した時に、回転する部品の数を従来よりも少なくし、温度の上下動に拘わらず、安定したトルクリミッタ動作を得ることである。 The gear mechanism with a torque limiter according to the present invention reduces the number of rotating parts when a certain torque or more is input, and obtains a stable torque limiter operation regardless of the vertical movement of the temperature.
以下、図面と共に本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において、符号1で示されるものは、所定位置に設けられた軸であり、前記軸1の外周に形成された鍔部70の内側には、第1キー71が第1キー溝74aA内に係合して設けられ、前記軸1の外周には第1歯車31が挿入されている。
Hereinafter, a preferred embodiment of the gear mechanism with a torque limiter according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The same or equivalent parts as those of the conventional example will be described with the same reference numerals.
In FIG. 1, what is indicated by reference numeral 1 is a shaft provided at a predetermined position, and the first key 71 is inside the first key groove 74aA inside the flange portion 70 formed on the outer periphery of the shaft 1. A first gear 31 is inserted on the outer periphery of the shaft 1 so as to be engaged with the shaft 1.
前記第1歯車31の内端面71aには、輪状凹部73からなる切欠部90が形成され、前記輪状凹部73内には、複数のディテント穴75を有する輪状の第1板74が内設されている。
前記第1板74に形成された前記各ディテント穴75は、前記第1板74の周縁74aに沿って等角度間隔で形成されている。
前記第1板74の内周の一部には、前記第1キー71を挿入するための第1キー溝74aAが形成されている。
前記第1キー71は、前記軸1の外周に形成された前記第1キー溝74aAに係合していることにより、前記軸1が回転する時に、前記第1キー71を介して前記第1板74及び第1歯車31が共に回転するように構成されている。
A notch 90 made of a ring-shaped recess 73 is formed in the inner end surface 71a of the first gear 31, and a ring-shaped first plate 74 having a plurality of detent holes 75 is internally provided in the ring-shaped recess 73. There is.
The detent holes 75 formed in the first plate 74 are formed at equal intervals along the peripheral edge 74a of the first plate 74.
A first key groove 74aA for inserting the first key 71 is formed in a part of the inner circumference of the first plate 74.
The first key 71 is engaged with the first key groove 74aA formed on the outer periphery of the shaft 1, so that when the shaft 1 rotates, the first key 71 is passed through the first key 71. The plate 74 and the first gear 31 are configured to rotate together.
前記第1板74の隣接位置には、第2歯車80が前記第1板74に対して隣接する状態で、前記軸1上に配設されている。
前記第2歯車80の側部80aには、輪状に形成された第2切欠部81が形成され、前記第2切欠部81に連通するように前記軸1の表面の一部に第2キー溝82が形成されている。
A second gear 80 is arranged on the shaft 1 at a position adjacent to the first plate 74 in a state of being adjacent to the first plate 74.
A second notch 81 formed in a ring shape is formed on the
前記第2板74aの内面である側部80aには、前記ボール6の外面が回転又は摺動して、図3の輪状溝85内を移動することができるように構成されている。
また、前記第2板74aの下部は、前記第2キー溝82内に位置する第2キー7Aが軸方向Aに沿って移動可能に構成されている。
尚、前述の第1歯車31、第1板74、ディテント穴75、ボール6、第2歯車80、第2板74a、輪状溝85、弾性体91、ロックワッシャ88A、及びロックナット88により、トルクリミッタ機構60を構成している。
The
Further, the lower portion of the second plate 74a is configured such that the second key 7A located in the second key groove 82 can move along the axial direction A.
The torque is generated by the above-mentioned first gear 31, first plate 74, detent hole 75, ball 6, second gear 80, second plate 74a, ring-shaped groove 85, elastic body 91, lock washer 88A, and lock nut 88. It constitutes a limiter mechanism 60.
前記軸1の前記先端1Aに対して、反対側の他端1B側の外周に形成された外周ねじ87には、ロックナット88が螺合され、前記ロックナット88の突起88aが前記第2キー溝82内に係合し、前記軸1とは独立して前記突起88aが矢印Aの方向に沿って直動自在に構成されている。
前記突起88aを有するロックワッシャ88Aと前記第2板74aとの間には、皿バネ、スプリング、ゴム等の何れかからなる弾性体91が配設されているため、前記ロックナット88の締め具合に応じて、前記第2板74aが前記ボール6を前記各ディテント穴75に強く付勢された場合には、前記ボール6が前記輪状溝85上をすべる又は回転するトルクリミッタの動作を円滑に得ることが困難となる。
A locknut 88 is screwed into the outer peripheral screw 87 formed on the outer periphery on the other end 1B side opposite to the tip 1A of the shaft 1, and the protrusion 88a of the locknut 88 is the second key. Engaging in the groove 82, the protrusion 88a is configured to be linearly movable along the direction of the arrow A independently of the shaft 1.
An elastic body 91 made of any of disc springs, springs, rubbers, etc. is disposed between the lock washer 88A having the protrusion 88a and the second plate 74a, so that the lock nut 88 is tightened. When the second plate 74a strongly urges the ball 6 into each of the detent holes 75, the torque limiter that slides or rotates on the ring-shaped groove 85 smoothly operates. It becomes difficult to obtain.
次に、本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構の動作について述べる。
前述の図1から図3において、入力側である第1歯車31に対する入力トルクが、一定、以下の場合、図示しない各部入力装置からの入力によって、前記第1歯車31のトルクは、前記ボール6、前記ディテント穴75及び前記輪状溝85を介して出力側である前記第2歯車80もほぼ同時回転で伝達される。
Next, the operation of the gear mechanism with a torque limiter according to the present invention will be described.
In FIGS. 1 to 3 described above, when the input torque to the first gear 31 on the input side is constant or less, the torque of the first gear 31 is the ball 6 due to the input from each part input device (not shown). The second gear 80 on the output side is also transmitted through the detent hole 75 and the ring-shaped groove 85 at substantially the same rotation.
前述の状態下で、前記第1歯車31に対する入力トルクが、一定以上となった時に摺動する第2歯車80と接する前記各板74,74aを、前記第1、第2キー71,7Aにより前記軸1に対して回転を防止することで、この時に回転する部品として、前記第2歯車80と前記ボール6のみとなる。 Under the above-mentioned state, the plates 74,74a in contact with the second gear 80, which slides when the input torque to the first gear 31 exceeds a certain level, are pressed by the first and second keys 71,7A. By preventing the shaft 1 from rotating, only the second gear 80 and the ball 6 are the parts that rotate at this time.
また、前記弾性体91による反発力が、前記第2板74a、前記ボール6及び前記第1板74へ伝達でき、前記第2歯車80に軸方向Aに抑え付ける力を加えないように構成されている。
尚、前記弾性体91には、前述のように種々の皿バネを用いる構成が最適であった。
また、前記ロックナット88の締め具合によって、トルクリミッタとして、入力に対して一方の歯車31,80の何れかをフリー回転化することは、自在に設定することができる。
Further, the repulsive force of the elastic body 91 can be transmitted to the second plate 74a, the ball 6, and the first plate 74, and is configured so as not to apply a force to suppress the second gear 80 in the axial direction A. ing.
As described above, the elastic body 91 was optimally configured to use various disc springs.
Further, depending on the tightening condition of the locknut 88, it is possible to freely set any one of the gears 31 and 80 to rotate freely with respect to the input as the torque limiter.
本発明は、トルクリミッタ付き歯車機構は、トルクリミット状態となった時に、回転する部品としては、1個の歯車とボールのみとなり、温度変化に拘わらず、すべりトルクが一定となるため、トルクリミッタとしての寿命を延ばすことができる。 In the present invention, the gear mechanism with a torque limiter has only one gear and a ball as parts to rotate when the torque limit state is reached, and the sliding torque is constant regardless of the temperature change. Therefore, the torque limiter is used. It is possible to extend the life as a.
1A 一端
1B 他端
6 ボール
7A 第2キー
31 第1歯車
60 トルクリミッタ機構
70 鍔部
71 第1キー
71a 内端面
73 輪状凹部
74 第1板
74a 第2板
74aA 第1キー溝
75 ディテント穴
80 第2歯車(出力側)
80a 内側部
81 第2切欠部
82 第2キー溝
85 輪状溝
87 外周ねじ
88 ロックナット
88A ロックワッシャ
88a 突起
90 第1切欠部
91 弾性体(スプリング、皿バネ等)
100 貫通孔
A 軸方向
1A One end 1B Another end 6 Ball 7A 2nd key 31 1st gear 60 Torque limiter mechanism 70 Brim part 71 1st key 71a Inner end surface 73 Ring-shaped recess 74 1st plate 74a 2nd plate 74aA 1st key groove 75 Detent hole 80th 2 gears (output side)
80a Inner part 81 2nd notch 82 2nd key groove 85 Ring groove 87 Outer peripheral screw 88 Locknut 88A Lock washer 88a Protrusion 90 1st notch 91 Elastic body (spring, disc spring, etc.)
100 Through hole A Axial direction
Claims (2)
前記ボール(6)は、前記ディテント穴(75)と前記輪状溝(85)との間に挟持され、前記ロックナット(88)を回転することにより、前記第2板(74a)が前記ボール(6)側へ付勢され、前記第1歯車(31)に対する入力トルクが一定以上となった時に、摺動する前記第2歯車(80)と接する前記各板(74,74a)を第1、第2キー(71,7A)により、前記軸(1)に対して回転を防止することで、回転する部品を前記第2歯車(80)と、前記ボール(6)とし、前記弾性体(91)による力が前記第2板(74a)、前記ボール(6)及び前記第1板(74)へ伝達でき、前記第2歯車(80)に軸方向(A)に抑え付ける力を加えないように構成されていることを特徴とするトルクリミッタ付き歯車機構。 The first gear (31) fixed to the first keyway (74aA) on the one end (1A) side of the shaft (1) via the first key (71), and the inner surface of the first gear (31). A first plate (74) provided in the first notch (90) and having a plurality of detent holes (75), and a second gear (80) provided adjacent to the first gear (31). The ball (6) provided in the through hole (100), the second plate (74a) that can move directly in the second keyway (82) of the shaft (1), and the first and second plates (the first and second plates). The second gear (80) disposed between 74,74a) and one surface of the ball (6) formed on the inner surface of the second plate (74a) and in contact with the detent hole (75) are in contact with each other. A ring-shaped groove (85), a lock nut (88) screwed to the other end (1B) side of the shaft (1), and an outer peripheral position of the shaft (1) and inside the lock nut (88). A rock washer (88A) provided and an elastic body (91) provided between the lock washer (88A) and the second plate (74a) are provided.
The ball (6) is sandwiched between the detent hole (75) and the annular groove (85), and by rotating the lock nut (88), the second plate (74a) becomes the ball (74a). 6) When the input torque to the first gear (31) is urged to the side and exceeds a certain level, the plates (74,74a) in contact with the sliding second gear (80) are first placed on the first gear. By preventing rotation with respect to the shaft (1) by the second key (71,7A), the rotating parts are the second gear (80) and the ball (6), and the elastic body (91). ) Can be transmitted to the second plate (74a), the ball (6) and the first plate (74), and the second gear (80) should not be subjected to an axially restraining force (A). A gear mechanism with a torque limiter, which is characterized by being configured in.
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