磁気式駆動力変換機構
【課題】平板状磁石を使用することで制作の容易な磁気式駆動力変換機構を提供すること。
【解決手段】回転軸に固設される円盤の側面にＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石１１１を設けた回転運動部材１１０と、円盤状磁石１１１の周方向に配置した磁極と対応してＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石１２１を設けた直線運動部材１２０とを備え、円盤状磁石１１１の磁極と平板状磁石１２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動と直線運動とを相互に変換する磁気式駆動力変換機構１００。
【解決手段】回転軸に固設される円盤の側面にＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石１１１を設けた回転運動部材１１０と、円盤状磁石１１１の周方向に配置した磁極と対応してＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石１２１を設けた直線運動部材１２０とを備え、円盤状磁石１１１の磁極と平板状磁石１２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動と直線運動とを相互に変換する磁気式駆動力変換機構１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、真空雰囲気において基板と搬送する搬送装置などに使用される、駆動軸と従動軸の間で磁力により動力を伝達する磁気式動力伝達装置に関し、さらに詳しくは、磁気歯車を利用して回転運動を直線運動に変換する磁気式駆動力変換機構に関する。
【０００２】
例えば、モータで昇降装置、搬送装置、ロボット等を駆動する場合、歯車やウォームギヤ、ラック及びピニオン等を用いた動力伝達装置が広く用いられている。このような、従来の動力伝達装置は、歯車を噛み合わせて動力を伝達するため、歯車が摩耗して摩耗粉が飛散したり、歯車の噛み合いによる騒音が発生したりするという問題があった。
特に、真空雰囲気において使用する場合には、歯車の噛み合い部等に潤滑油を使用することができないという事情のため摩耗量が増大し、上述した摩耗粉や騒音が顕著であるという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、モータと連結されて駆動側磁石帯を一定のピッチで螺旋状に巻き付けた状態の直丸棒と、搬送車と連結されて被動側磁石帯を駆動側磁石帯と同じピッチで螺旋状に内面に貼り付けた状態の半円溝部を有する被駆動部とからなり、これらの磁石帯は互いに吸引及び／又は反発するような磁力方向となっており、モータにより直丸棒を回転させると、直丸棒の上方に配置された被駆動部が直丸棒の回転に従って回転することなく直丸棒の長手方向に沿って直線運動するようにした、非接触式で動力の伝達を行う磁気式運動変換機構が提案されている（特許文献１）。
このような磁気式運動変換機構は、非接触であるゆえ摩耗粉等の塵埃の発生がきわめて少なく、半導体製造工場の真空雰囲気内での搬送装置等で使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７７１３１号公報（第７図）
【特許文献２】特開２００８−２９７０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図１８乃至図２０に示されるような従来の磁気式運動変換機構では、直丸棒の全長にわたって駆動側磁石帯５１１を巻き付けて駆動側磁石部５１０が構成されており、被動側磁石部５２０を装着した台車Ｖがこの直丸棒の長さ全体にわたって移動するため、駆動側磁石部５１０の中途の位置に軸受等の支持部材を設けることができず、駆動側磁石部５１０の直丸棒はどうしてもその両端で支持する構造となる。
このような従来の磁気式運動変換機構の場合、移動経路の長路化に伴い駆動側磁石部５１０を長くすると、駆動側磁石部５１０を製造する際の歪みや、駆動側磁石帯５１１と被動側磁石帯５２１との間に作用する磁気力により発生する駆動側磁石部５１０の撓み等が大きくなるため、この歪みや撓み等により発生する駆動側磁石部５１０の振れを考慮すると駆動側磁石帯５１１と被動側磁石帯５２１との間に設ける間隔についても大きめにせざるを得ない。
しかし、駆動側磁石帯５１１と被動側磁石帯５２１との間の間隔を大きくとると、両者の間に作用する磁気力が減殺されるため、駆動側磁石部５１０の回転力により印加される台車の直線方向の搬送力が小さくなってしまうという問題があった。
また、従来技術のような駆動側磁石帯５１１では、駆動側磁石帯５１０の長さが長くなると前述した撓み等に起因する振動が発生するため高速で駆動することが難しく、どうしても装置全体のタクトタイムが長くなってしまうという問題があった。
【０００６】
次に、駆動側磁石部５１０は磁石帯を直丸棒に巻き付けた構造であり、装置の大きさからくる制約もあるため、その径をあまり大きくすることができない。
したがって、円柱状の駆動側磁石帯５１１と半円弧状の被動側磁石帯５２１との間に作用する磁気力を大きくして被動側磁石帯５２１に発生する直線運動の駆動力を大きくしようとすると、被動側磁石帯５２１の直丸棒方向の長さを長くする等なすことにより二つの磁石帯の対向する部分の面積を大きくすることになるが、半円筒状の被動側磁石帯５２１はその複雑な構造のために、これを大きくすると製造に手間がかかり製造コストが嵩んでしまうという問題があった。
また、相互作用する磁気力を大きくしようとして被駆動側磁石帯５２０を大きくすると、駆動側磁石帯５１０の長さに上限があるため、相対的に可動範囲が小さな機構となってしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、従来の磁気式運動変換機構の場合、駆動側磁石帯を駆動するモータＭを直丸棒の軸と同軸に配置することとなるため、モータＭが台車の移動の障害となるという問題があった。
加えて、移動距離が長くなる場合等、上述のような磁気式運動変換機構を長手方向に複数連ねて移動経路を構成しようとするときは、モータＭのような駆動部を台車Ｖの移動経路を避けた位置に配置して、駆動部と駆動側磁石部５１０との間に歯車等の伝動機構を設けて回転運動を伝達することとなるので、このような伝達機構を設けて摩擦部分が増加する分、さらに摩耗塵が増大してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解消するものであって、すなわち、本発明の目的は、平板状磁石を使用することで制作の容易な磁気式駆動力変換機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、回転軸に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と前記回転運動部材の円盤状磁石に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるとともに、前記円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とが対向するように配置され、前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して前記回転運動部材の回転駆動力を前記直線運動部材の直線運動に変換することにより、前述した課題を解決したものである。
なお、上記において「平板状磁石の移動軌跡」としているのは、平板状磁石は直線運動するものであり、特定の位置にある円盤状磁石との関係においては磁気力が作用しない位置まで移動していることもあり得るので、実際に円盤状磁石と平板状磁石とが対向している状態のみならず、ある時点では円盤状磁石と対向していなくても、別の時点では円盤状磁石と対向することが想定される位置を含める意味で「平板状磁石の移動軌跡」と表現としている。
【００１０】
請求項２に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に螺旋状に交互に配置され、前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に傾斜して交互に配置されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１１】
請求項３に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤の周方向に放射状に交互に配置され、前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状の長手方向に直角に交互に配置されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１２】
請求項４に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１乃至請求項３の何れかに係る発明の構成に加えて、前記回転運動部材が、前記直線運動部材の長手方向の長さ以下の距離だけ離間して前記直線運動部材の長手方向に複数配置されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
なお、上記において「平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離」としているのは、隣りあう回転運動部材の間の距離、すなわち間隔が、平板状磁石の長さより大きいことはない、ということを意味しており、回転運動部材の間の距離をこのようにしたことにより、平板状磁石に対し、常に一あるいはそれ以上の数の円盤状磁石から磁気力が作用している状態となることを規定する意味で、上記のとおり「平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離」と表現している。
【００１３】
請求項５に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１乃至請求項４の何れかに係る発明の構成に加えて、前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設されているとともに、前記回転運動部材に設けた円盤状磁石が前記直線運動部材の両側面に固設された前記平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１４】
請求項６に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項５に記載の発明の構成に加えて、前記回転運動部材が前記平板状磁石の長手方向に複数離間して配置されているとともに前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設されていて、前記直線運動部材の両側面に固設された前記平板状磁石の各々に対向して前記円盤状磁石を配設した高推力領域と前記直線運動部材の両側面に配置された平板状磁石の一方の面のみに対向するように前記円盤状磁石を配設した軽推力領域とを備えていることにより前述した課題をさらに解決したものである。
【００１５】
請求項７に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１又は請求項４の何れかに係る発明の構成に加えて、前記直線運動部材が前記平板状磁石を対向して平行に一対設けられているとともに前記回転運動部材が前記円盤の両側に前記円盤状磁石を設けられているものであり、前記回転運動部材に設けた円盤状磁石が前記直線運動部材に設けた平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１６】
請求項８に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項７係る発明の構成に加えて、前記回転運動部材が前記直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに、前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を両側に設けた回転運動部材を配設した高推力領域と前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の一方のみに対向するように円盤状磁石を片側に設けた回転運動部材を配設した軽推力領域とを備えていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材とこの回転運動部材の円盤状磁石と平行に円盤状磁石の周方向に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるとともに円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とが対向するように配置され、二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して回転運動部材の回転駆動力を直線運動部材の直線運動に変換することより、発塵が少ない無接触式の駆動力変換機構を提供することができるばかりではなく、以下のような特有の効果を奏することができる。
【００１８】
すなわち、請求項１に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸に固設された円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と、円盤状磁石に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるようにしたことにより、円筒状の磁石帯を使用する場合と比べ磁気力が作用する磁極の面積を大きくとれるため、相互の間に作用する磁気力をより強力なものとすることができる。
【００１９】
また、回転軸側に従来のように長尺な丸棒を使用する必要がないので、従来技術において記載したように、従来技術のように撓みや歪を考慮して駆動側磁石帯と被動側磁石帯との間の間隔を大きくとる必要がなく、円盤状磁石と平板状磁石との間隔を小さくして磁気力を強力に作用させるため、小型の磁石でも磁気力を強力に発揮することができる。
さらに、円盤状磁石及び平板状磁石のいずれも平板状の磁石を使用しており、従来の磁気式運動変換機構において使用されていた円筒型又は半円筒型の磁石帯のような複雑な構造を必要とせず、しかも、例えば、平板状磁石は移動台車の長さ程度の長さで円盤状磁石は平板状磁石の長さに応じて適宜の間隔を隔てて設ければ足り、これら円盤状磁石、平板状磁石いずれに関しても、従来技術における駆動側磁石帯のように移動経路全体にわたって一様に設ける必要がないので、機構全体で使用される磁石の数を減らせるため、従来技術のような磁気式運動変換機構に比べより低コストでかつ簡易に製造することができる。
【００２０】
請求項２に係る本発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に螺旋状に配置され平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に傾斜して交互に配置されていることにより、磁気力の作用する磁極部分が順次移行してゆく際に生ずる磁気力の変動がより小さくなるため、駆動側の運動部材に不規則な反力を生じさせることがなく、かつ従動側の運動部材の運動を円滑なものとすることができる。
【００２１】
請求項３に係る本発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に放射状に交互に配置され平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に直角に交互に配置されていることにより、円盤状磁石の磁極パターン及び平板状磁石の磁極パターンが単純化されるため、これらの磁石を簡易に製造することができる。
【００２２】
請求項４に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項１乃至請求項３の何れかに係る発明が奏する効果に加えて、回転運動部材が平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離だけ離間して平板状磁石の長手方向に複数配置されていることにより、先行する回転運動部材から後続する回転運動部材へと引き継いで順次直線運動部材を駆動するため、長経路の磁気駆動力変換機構を形成することができるとともに、長経路であっても直線運動部材が移動している間はいずれかの円盤状磁石から平板状磁石に対し常に磁気力が作用するため、直線運動部材を安定して駆動することができる。
【００２３】
請求項５に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項１乃至請求項４の何れかに係る発明が奏する効果に加えて、平板状磁石が直線運動部材の両側面に各々固設されているとともに回転運動部材に設けた円盤状磁石が直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、直線運動部材の両側面を有効に利用するとともに直線運動部材の両側にある回転運動部材の円盤状磁石の数が倍増するため、平板状磁石を設けた直線運動部材との間に作用する磁気力をより強力なものとすることができる。
【００２４】
請求項６に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項５に係る発明が奏する効果に加えて、回転運動部材が直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに平板状磁石が直線運動部材の両側面に各々固設されていて直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を配設した高推力領域と直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の一方の面のみに対向するように円盤状磁石を配設した軽推力領域とを備えていることにより、例えば、加速、減速を伴うような高推力を必要とする直線運動領域と、加速を伴うこともなく特に高推力を必要としない直線運動領域というような、相互作用する磁気力の異なる領域を併存させて駆動力変換機構を構成するため、不必要に多数の円盤状磁石を配置することのない全体として効率的な駆動力変換機構を形成することができる。
【００２５】
請求項７に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項１乃至請求項４の何れかに係る発明が奏する効果に加えて、直線運動部材が平板状磁石を対向して平行に一対設けられているとともに回転運動部材が円盤の両側に円盤状磁石を設けられているものであり回転運動部材に設けた円盤状磁石が直線運動部材の側面に設けられた平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、回転運動部材の空きスペースを有効に利用するとともに、回転運動部材の両側に設けた円盤状磁石と一対の直線運動部材のそれぞれに設けた平板状磁石との間で磁気力の作用する面積が倍増するため、一対の直線運動部材と回転運動部材との間に作用する磁気力を一層強力なものとすることができる。
【００２６】
請求項８に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項７に係る発明が奏する効果に加えて、回転運動部材が直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を両側に設けた回転運動部材を配設した高推力領域と直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の一方のみに対向するように円盤状磁石を片側に設けた回転運動部材を配設した軽推力領域とを備えていることにより、例えば、加速、減速を伴うような高推力を必要とする直線運動領域と特に加速を伴うこともなく特に高推力を必要としない直線運動領域というような、相互作用する磁気力の異なる領域を併存させて駆動力変換機構を構成するため、不必要に多数の円盤状磁石を配置することのない全体として効率的な駆動力変換機構を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図２】図１に示した磁気式駆動力変換機構の矢視II方向から見た斜視図。
【図３】図１に示した磁気式駆動力変換機構の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図４】図１に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁極パターンの説明図。
【図５】本発明の第２の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図６】図５に示した磁気式駆動力変換機構の正面図。
【図７】図５に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁気パターンの説明図。
【図８】本発明の第３の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図９】図８に示した磁気式駆動力変換機構の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図１０】本発明の第４の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図１１】図１０に示した磁気式駆動力変換機構の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図１２】本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構を適用した第１の搬送装置の斜視図。
【図１３】図１２に示した搬送装置の正面図。
【図１４】図１３のIII−III断面矢視図。
【図１５】本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構を適用した第２の搬送装置の斜視図。
【図１６】図１５に示した搬送装置の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図１７】図１６（ａ）のIV−IV断面矢視図。
【図１８】従来技術である磁気式運動変換機構の斜視図。
【図１９】従来技術である磁気式運動変換機構に使用される駆動側磁石部の（ａ）断面図、（ｂ）側面図。
【図２０】従来技術である磁気式運動変換機構に使用される被動側磁石部の（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、回転軸に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と、円盤状磁石の周方向に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備え、円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動部材の回転駆動力を直線運動部材の直線運動に変換し、平板状磁石を使用することで制作の容易なものであれば、その具体的態様はいかなるものであっても構わない。
【００２９】
例えば、本発明の円盤状磁石あるいは平板状磁石において使用される磁石は、平板状であればよく、アルニコ磁石、フェライト磁石等種々の磁石を使用可能であるが、ネオジウム系、サマリウムコバルト系等の希土類磁石を使用するとより高い推力を得ることができるため望ましい。
【００３０】
また、円盤状磁石又は平板状磁石は、それぞれ支持円盤又は平板状磁石支持板に取り付けられているが、これら支持円盤又は平板状磁石支持板を磁性材料で構成すると磁力線が集中し磁気力をより強力に作用させることができるため、支持円盤又は平板状磁石支持板を磁性材料、特に強磁性体で形成することが望ましい。
【００３１】
加えて、本発明の駆動力変換機構は、回転駆動力により直線運動を行わせる動力変換機構としても使用可能であるとともに、直線駆動力により回転運動を行わせる動力変換機構としても使用可能であるが、回転運動を行う円盤状磁石の設置数を適宜に変更可能であることを考慮すれば、例えば、必要とされる直線駆動力に応じて回転する円盤状磁石の数を配置するというように、円盤状磁石を設けた回転運動部材を駆動側とし平板状磁石を設けた直線運動部材を従動側として使用するほうがより有効に活用できる。
【００３２】
さらに、搬送レールの間にモータ駆動される回転運動部材を配置し、搬送レール上を走行する搬送台車に直線運動部材を設けて搬送装置を構成し、比較的重量のあるものを搬送する場合には、回転運動部材を直線運動部材の両側面に配置するばかりではなく、長手方向に回転運動部材を配設する数を多くし、円盤状磁石を密度高く配設すれば、より強力な搬送力をもつ搬送装置とすることができる。
【実施例１】
【００３３】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図４に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例（以下、「実施例１」と称する）である磁気式駆動力変換装置の斜視図、図２は、図１に示した磁気式駆動力変換装置を矢印ＩＩ側から見た斜視図、図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１に示した磁気式駆動力変換装置の正面図、平面図であり、図４は、図１に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁極パターンを示す説明図である。
【００３４】
図１に示されるように、実施例１において回転運動部材１１０は、円形をした支持円盤１１２の一側面に、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を、周方向に交互に螺旋状に配置した円盤状磁石１１１を設けたものである。
また、回転運動部材１１０とあわせて使用される直線運動部材１２０は、長手方向に長い長方形状をしており、平板状磁石支持板１２２の側面に、直線運動部材１２０の長手方向からみて、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を長手方向に傾斜して交互に配置した平板状磁石１２１を固設したものである。
円盤状磁石１１１上に配置された磁極のパターン及び平板状磁石１２１上に配置された磁極のパターンが、図４に示されている。
【００３５】
これにより、回転運動部材１１０の回転により円盤状磁石１１１上の磁極であるＮ極、Ｓ極が回転すると、直線運動部材１２０に固設された平板状磁石１２１上の磁極であるＮ極、Ｓ極との間に磁気的吸引力又は磁気的反発力が作用して、直線運動部材１２０を長手方向に直線運動させることになるので、回転軸１１３から回転運動部材１１０に加えられた回転駆動力が、直線運動部材１２０の直線運動に変換されることとなる。
円盤状磁石１１０も平板状磁石１２０も、平面状の構造であるため、従来技術のような直丸棒に巻き掛けた円筒状磁石帯を使用することはなく、また、直線運動部材１２０は、通常、搬送台車のような剛性の高い装置に固定して使用されるためそれ自体の撓みはほとんど考慮する必要がないものであるから、円盤状磁石１１１の磁気力が作用し撓みが生じたとしても、実際上、全く問題にならない。
【００３６】
実施例１においては、円盤状磁石１１１に形成される磁極のパターンを、図４に示すようにＮ極、Ｓ極を円盤上の周方向に交互に螺旋状に配列したものとし、また平板状磁石１２１の磁極のパターンを、Ｎ極、Ｓ極を長手方向に交互に傾斜して配列したものとしている。
これにより、回転運動部材１１０と直線運動部材１２０とが同期して動作するときに、個々の磁極どうしは相互の相対位置に微妙なずれを生じ磁気的吸引力と反発力とに微妙なずれを生ずるとしても、各磁極に作用する磁気力の全体としては、個々のずれが解消され相互作用する磁気力の平均化が図られる。
また、Ｎ極、Ｓ極が傾斜していることにより、相互作用する磁極が順次移行してゆく際に生ずる磁気力の変動が緩和されるので、回転運動あるいは直進運動といった相互の運動がより円滑に進行するようになる。
なお、このような動作は、各係合点が相互に滑ることが許容されない歯車式運動変換機構では実現が困難であり、対応する磁極どうしの相対位置の微小なずれが許容される非接触の磁気式駆動力変換機構であるからこそ実現可能なものである。
【００３７】
このようにして得られた実施例１の磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸１１３に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石１１１を設けた回転運動部材１１０と、円盤状磁石１１１に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石１２１を設けた直線運動部材１２０とを備え、円盤状磁石１１１の磁極と平板状磁石１２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動部材１１０の回転駆動力を直線運動部材１２０の直線運動に変換することにより、従来の円筒状磁石に比べ磁気力の作用する面積を広くとり、また、従来のような長尺の磁石を巻き付けた直丸棒を使用していないので従来のように直丸棒の撓みを考慮する必要はなく、円盤状磁石１１１と平板状磁石１２１との間隔を小さくして二つの磁極間に磁気力を強力に作用させるようにして、小型でも強力に磁気力を作用させることができる。
【００３８】
また、実施例１の磁気式駆動力変換機構１００において、円盤状磁石１１１が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤１１２の周方向に交互に螺旋状に配置され、平板状磁石１２１が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石１２１の長手方向に交互に傾斜して配置されていることにより、磁気力が滑らかに作用しより安定した駆動力を得ることができる。
さらに、いずれの磁極も平板であるから、従来の円筒状の磁石帯に比べ製造を容易化できるなど、その効果は甚大である。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の第２の実施例を、図５乃至図７に基づいて以下に説明する。
図５は、本発明の第２の実施例（（以下、「実施例２」と称する）である磁気式駆動力変換機構２００の斜視図、図６は、図５に示した磁気式駆動力変換機構の正面図、図７は、図５に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁気パターンの説明図である。
【００４０】
実施例２の磁気式駆動力変換機構２００は、実施例１の磁気式駆動力変換機構１００とでは、円盤状磁石に配置された磁極のパターン、及び板状磁石に配置された磁極のパターンを相違する。その他の点については実施例１と同じであるので、対応する各要素については２００番台の符号を付して下二桁を一致させて対応関係を示すにとどめ、詳しい説明は割愛する。
【００４１】
図７に示されるように、実施例２において円盤状磁石２１１は、支持円盤２１２の外周部に、厚み方向に磁力を作用させるＮ極、Ｓ極を、支持円盤２１２の周方向に放射状に交互に配置したものであり、また、平板状磁石２２１は、厚み方向に磁力を作用させるＮ極、Ｓ極を長手方向に直角に交互に配置したものである。
【００４２】
実施例２において使用されるような磁極の構造としたことにより、円盤状磁石２１１及び平板状磁石２２１とに形成される磁極の構造がより簡便なものとなる。
また、図５及び図６に示されるように、回転運動部材２１０あるいは円盤状磁石２１１を直線運動部材２２０の長手方向に、直線運動部材２２０あるいは平板状磁石２２１の長手方向長さ程度の距離、あるいはそれ以下の距離毎に複数配置すれば、直線運動部材２２０の平板状磁極２２１は、複数配設された円盤状磁石２１１のいずれかと必ず磁気力を作用しあうので、直線運動部材２２０に対し円盤状磁石２１０の磁気力が作用しない領域が存在しないため、直線運動部材２２０の直線運動が不安定になることがない。
他方、平板状磁石２２１の長手方向長さ程度の間隔で回転運動部材２１０を配置すれば、最小限の数の回転運動部材２１０により直線運動部材２２０が駆動される。
【００４３】
以上のようにして得られた本発明の実施例２である磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸２１３に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石２１１を設けた回転運動部材２１０と、円盤状磁石２１１に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石２２１を設けた直線運動部材２２０とを備え、円盤状磁石２１１の磁極と平板状磁石２２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して回転運動部材２１０の回転駆動力を直線運動部材２２０の直線運動に変換する磁気式駆動力変換機構２００であって、回転運動部材２１０が平板状磁石２２１の長手方向の長さだけ離間して直線運動部材２２０の長手方向に複数配置されていることにより、前述した実施例１の奏する効果に加えて、従来技術のような長尺の棒状の駆動側磁石帯を使用することがなく、長経路にわたって直線運動部材２２０を移動させることができるとともに、長経路の移動においても常にいずれかの円盤状磁石２１１の磁気力が作用して直線運動部材２２０を安定して駆動できるなど、その効果は甚大である。
【実施例３】
【００４４】
本発明の第３の実施例を、図８及び図９に基づいて説明する。
図８は、本発明の第３の実施例（（以下、「実施例３」と称する）である磁気式駆動力変換機構３００の斜視図、図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図８に示した磁気式駆動力変換機構３００の正面図、平面図である。
【００４５】
実施例３の磁気式駆動力変換機構３００において使用される個々の回転運動部材３１０は、実施例２と同様のものであり、また直線運動部材３２０は、図８に示されるように、平板状磁石支持板３２２の両側面に、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を長手方向に直角に交互に配置した平板状磁石３２１を、それぞれ固設したものである。
また、実施例３において、３箇所に並設された回転運動部材３１０のうち両端側に配設されたものは、直線運動部材３２０の両側に配設された平板状磁石３２１の各々について、２つの回転運動部材３１０に設けた円盤状磁石３１１を対向して配設されている。
その他の点については実施例２又は実施例１と同様であるので、対応する各要素については３００番台の符号を付して下二桁を一致させて対応関係を示すにとどめ、詳しい説明は割愛する。
【００４６】
実施例３の磁気式駆動力変換装置３００において、加速又は減速のような加速度を伴う運動を行う領域では、直線運動部材３２０の両側に固設された平板状磁石３２１のそれぞれに対向して円盤状磁石３１１が配置され、直線運動部材３２０の両側で磁気力が作用するので、回転運動部材３１０と直線運動部材３２０との間に作用する磁気力が倍増し、直線運動部材３２０を強力に駆動するものとされている（高推力領域Ａ）。
また、直線運動部材３２０が、加速又は減速する必要がなく定速で走行するのみでよい中央領域においては、一つの回転運動部材３１０が直線運動部材３２０の一方の側にのみ配設されている（軽推力領域Ｂ）。
このように、回転運動部材３１０の設置数を変更するのみで、高推力領域Ａ及び軽推力領域Ｂを形成している。
【００４７】
以上のようにして得られた本発明の実施例３である磁気式駆動力変換機構３００によれば、回転軸３１３に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石３１１を設けた回転運動部材３１０と、円盤状磁石３１１に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石３２１を設けた直線運動部材３２０とを備え、円盤状磁石３１１の磁極と平板状磁石３２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動部材３１０の回転駆動力を直線運動部材３２０の直線運動に変換する磁気式駆動力変換機構３００であって、回転運動部材３１０が平板状磁石の長手方向の長さだけ離間して直線運動部材３２０の長手方向に複数配置され、平板状磁石３２１が、直線運動部材３２０の両側面に各々固設されており、直線運動部材３２０の両側面に固設された平板状磁石３２１各々に対向して円盤状磁石３１１を配設した高推力領域Ａと、直線運動部材３２０の両側面に固設された平板状磁石３２１の一方の面のみに対向するように回転運動部材３１０の円盤状磁石３１１を配設した軽推力領域Ｂと、を備えていることにより、上述した実施例１又は実施例２が奏する効果に加え、直線運動部材３２０の両側面を有効利用できるとともに、直線運動部材３２０の両側面に配設した平板状磁石３２１に対向する円盤状磁石３１１の配置態様を適宜に調整することで一つの機構の中でも不必要な部材を設けることがなく全体として無駄のない効率的なものとすることができるなど、その効果は甚大である。
【実施例４】
【００４８】
本発明の第４の実施例を、図１０及び図１１に基づいて説明する。
図１０は、本発明の第４の実施例（（以下、「実施例４」と称する）である磁気式駆動力変換機構４００の斜視図、図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１０に示した磁気式駆動力変換機構４００の正面図、平面図である。
【００４９】
実施例４の磁気式駆動力変換機構４００において使用される回転運動部材４１０は、図１０に示されるように、支持円盤４１２の両側方の平面部に、厚み方向に磁気力を作用させるＮ極、Ｓ極を、支持円盤４１２の周方向に放射状に交互に配置したものである。
また、直線運動部材４２０は、図１０に示されるように、回転運動部材部材４１０の両側に一対配置され、それぞれ、平板状磁石支持板３２２の回転運動部材と対向する面に、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を長手方向に直角に交互に配置した平板状磁石３２１を固設したものである。
その他の点については実施例２又は実施例１と同様であるので、対応する各要素については４００番台の符号を付して下二桁を一致させて対応関係を示すにとどめ、詳しい説明は割愛する。
【００５０】
実施例４の磁気式駆動力変換装置４００の場合は、回転運動部材４１０の両側の平面部に円盤状磁石４１１を設けて回転運動部材４１０において磁気力が作用する面積を倍増させており、またこれら両側面の円盤状磁石４１１と協働する平板状磁石４２１を、回転運動部材４１０の両側に配設した直線運動部材４２０のそれぞれに設けてこれらを一対として使用しているので、一対の直線運動部材４２０が回転運動部材４１０の駆動力を倍増して受けることが可能となる。
そして、実施例４の磁気式駆動力変換機構４００の場合も、前述した実施例３の場合と同様に、加減速を伴うような高推力領域Ａでは両側に円盤状磁石を設けた回転運動部材４１０を使用し、特に加減速を要することのない軽推力領域Ｂでは一方の面のみに円盤状磁石４１１を配置した回転運動部材４１０’を使用し、領域毎に必要とされる推力に応じて、回転運動部材４１０，４１０’を使い分けている。
なお、直線運動部材４２０を常に対として使用する必要はなく、それぞれ独立した被動部材として使用することもできる。
【００５１】
以上のようにして得られた本発明の実施例４である磁気式駆動力変換機構によれば、前述した実施例３である磁気式駆動力変換装置において、直線運動部材４２０が平板状磁石４２１を対向して平行に一対配置されて回転運動部材４１０が回転運動部材４１０の一方又は両方の平面部に前記円盤状磁石４１１を設けられていて、回転運動部材４１０に設けた円盤状磁石４１１が直線運動部材４２０の側面に固設された平板状磁石４２１に対向して直線運動部材４２０の長手方向に３個離間して配置されているとともに、直線運動部材４２０の側面に固設された平板状磁石４２１の各々に対向して円盤状磁石４１１を両側に設けた回転運動部材４１０を配設した高推力領域Ａと直線運動部材４２０に固設された平板状磁石４２１の一方のみに対向するように円盤状磁石４１１を片側に設けた回転運動部材４１０’を配設した軽推力領域Ｂとを備えていることにより、上述した実施例１乃至実施例３のいずれかが奏する効果に加え、回転運動部材４１０の両側の平面部を有効に利用した駆動力変換機構を形成することができるとともに、対向して設けた一対の平板状磁石４２１の間に配設した円盤状磁石４１１の配置態様を適宜に調整することで、一つの磁気式駆動力変換機構４００の中でも不必要な部材を設けることがなく全体として無駄のない効率的なものとすることができるなど、その効果は甚大である。
【００５２】
次に、実施例１の磁気式駆動力変換機構を搬送装置に適用した例を、図１２乃至図１４に基づいて説明する。
図１２は、本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構１００を適用した搬送装置（以下、「搬送装置１」と称する）の斜視図、図１３は、図１２に示した搬送装置の正面図、図１４、図１３のIII−III断面矢視図である。
図１２に示される搬送装置１において、Ｒは、搬送経路に延設された一対の搬送レール、Ｍは、回転軸１１３に結合されて回転運動部材１１０を回転させる駆動モータ、Ｃは、モータ軸と回転軸とを断続するクラッチであり、回転運動部材１１０は一対の搬送レールＲの間に長手方向に離間して２箇所に配置されている。
Ｖは、レールＲの上を走行する搬送台車であり、その下部略中央箇所に、長手方向に直線運動部材１２０が固設され、その左右両側にローラＷを、この例では４対、備えている。
【００５３】
図１４に示されるように、搬送台車Ｖの下部略中央箇所に固設された直線運動部材１２０の一側面に設けた平板状磁石１２１と、搬送レールＲの間に配設された回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１とが対向して配設されており、この箇所において磁気的吸引力又は磁気的反発力が作用するので、駆動モータＭによって回転運動部材１１０が回転駆動されると、その回転駆動力により直線運動部材１２０に直線方向の推進力が加わり、搬送台車Ｖが搬送レールＲ上を走行する。
なお、回転運動部材１１０は、搬送レールＲの長手方向に沿って、搬送台車Ｖの長さ程度の距離あるいはそれより短い距離を離間して配設されており、各回転運動部材１１０は、走行台車Ｖが走行している間、順次回転駆動されるように制御される。
このようにしたことにより、回転運動部材１１０は必要最小限の数設けることとなり、不必要に多数の回転運動部材１１０を設ける必要がなくなる。
なお、直線運動部材１２０は、搬送台車Ｖの下方中央部に設けるのみならず、搬送台車Ｖの両側面に固設するようにしてもよいし、また、搬送台車の両側面を下方に延設してその延接部の両方の内側に平板状磁石４１１を設けその間に位置させた両面又は片面に円盤状磁石４１１を設けた回転運動部材４１０を配設した、実施例４のような機構を使用してもよい。
【００５４】
さらに、実施例１の磁気式駆動力変換機構を搬送装置に適用した別の例を、図１５乃至図１７に基づいて説明する。
図１５は、実施例１である磁気式駆動力変換機構を適用した第２の搬送装置（以下、「搬送装置２」と称する）の斜視図、図１６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１５に示した搬送装置の正面図、平面図であり、図１７は、図１６（ａ）のIV−IV断面矢視図である。
図１５に示される搬送装置２において、搬送レールＲ、搬送台車Ｖ等は、基本的に図１２等に示される先に記載した搬送装置１と同様のものであるが、図１５では２つの搬送レールＲ１及びＲ２を備え、この間を引き継ぎ搬送レールＲ３によって接続されたものとなっている。
【００５５】
この例においても、図１７に示されるように、磁気式駆動力変換機構１００は、先に記述した搬送装置１と同様な態様で設置されている。
図１５に示されるように、搬送装置２においては、搬送台車Ｖが、図において左側の搬送レールＲ１上から、引き継ぎ搬送レールＲ３を経て右側の搬送レールＲ２へと走行してゆくものであり、当初、搬送レールＲ１上を走行する間は、左方の回転運動部材１１０により駆動されている。
搬送台車Ｖが右方に走行してゆき、走行台車Ｖの先端が、引き継ぎ搬送レールＲ３を経て右方の搬送レールＲ２上に達し、右方の回転運動部材１１０の位置まで到達した時点から、搬送台車Ｖに対して、右方の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の磁気力が作用するようになる。
【００５６】
搬送台車Ｖがさらに走行し、左方の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の磁気力が作用しなくなると、右方の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の駆動力のみにより搬送台車Ｖが駆動されるようになる。
この間において、直線運動部材１２０の平板状磁石１２１に対し左右の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の双方から磁気力が作用する時期が存在し、この時期においては、左右の円盤状磁石１１１の作動する位相を同期させる必要が生ずるが、搬送装置２では、駆動モータＭと駆動軸１１３との間に介在するクラッチ１１４を断続して両者の位相を同期させている。
具体的には、まず、搬送台車Ｖが右方の回転運動部材１１０に到達するまでは、右方の回転運動部材１１０に設けられたクラッチ１１４をオフにしておき、回転運動部材１１０を自由に回転できる状態としておく。
搬送台車Ｖが右方に走行してきて平板状磁石１２０の磁気力が右方の回転運動部材１１０の円盤状磁石１１１に作用し始めると、右方の円盤状磁石１１１が平板状磁石１２１と同期して回転し始めるので、この状態でクラッチ１１４を接続すれば円盤状磁石１１１の同期回転を駆動モータＭにより継続して回転させることとなるので、右方の回転運動部材１１０が搬送台車Ｖと同期した状態で回転することとなり、結果的に、平板状磁石１２１の磁気力を通じて、先行して回転していた左方の回転運動部材１１０と後続して回転駆動される右方の回転運動部材１１０とを同期させて回転させることになる。
【００５７】
上述した本搬送装置１又は搬送装置２から理解されるように、本実施例１乃至３のような磁気式駆動力変換機構は、長経路の搬送装置を形成することに好適に適用できる。
特に、搬送経路が長経路となり、加減速を伴う移動が頻繁であったり、途中でワークが載置されたり離脱されたりと、領域によって搬送台車Ｖに必要とされる駆動力に相違があるようなシステムに対し、非常に有効である。
【００５８】
すなわち、本実施例１乃至実施例３の磁気式駆動力変換機構において、回転運動部材の設置位置、設置数等の自由度が大きいことは、種々の装置への多様な適用可能性を示すものであり、本発明の磁気式駆動力変換機構を適用すれば、全体として無駄の少ない効率的な応用装置を形成することができるなど、その効果は甚大である。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００、３００、４００ ・・・ 磁気式駆動力変換機構
１１０、２１０、３１０、４１０ ・・・ 回転運動部材
１１１、２１１、３１１、４１１ ・・・ 円盤状磁石
１１２、２１２、３１２、４１２ ・・・ 支持円盤
１１３、２１３、３１３、４１３ ・・・ 回転軸
１２０、２２０、３２０、４２０ ・・・ 直線運動部材
１２１、２２１、３２１、４２１ ・・・ 平板状磁石
１２２、２２２、３２２、４２２ ・・・ 平板状磁石支持板
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ ・・・ 搬送レール
Ｖ ・・・ 搬送台車
Ｃ ・・・ クラッチ
Ｍ ・・・ 駆動モータ
Ａ ・・・ 高推力領域
Ｂ ・・・ 軽推力領域
５１０ ・・・ 駆動側磁石部
５１１ ・・・ 駆動側磁石帯
５２０ ・・・ 被動側磁石部
５２１ ・・・ 被動側磁石帯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、真空雰囲気において基板と搬送する搬送装置などに使用される、駆動軸と従動軸の間で磁力により動力を伝達する磁気式動力伝達装置に関し、さらに詳しくは、磁気歯車を利用して回転運動を直線運動に変換する磁気式駆動力変換機構に関する。
【０００２】
例えば、モータで昇降装置、搬送装置、ロボット等を駆動する場合、歯車やウォームギヤ、ラック及びピニオン等を用いた動力伝達装置が広く用いられている。このような、従来の動力伝達装置は、歯車を噛み合わせて動力を伝達するため、歯車が摩耗して摩耗粉が飛散したり、歯車の噛み合いによる騒音が発生したりするという問題があった。
特に、真空雰囲気において使用する場合には、歯車の噛み合い部等に潤滑油を使用することができないという事情のため摩耗量が増大し、上述した摩耗粉や騒音が顕著であるという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、モータと連結されて駆動側磁石帯を一定のピッチで螺旋状に巻き付けた状態の直丸棒と、搬送車と連結されて被動側磁石帯を駆動側磁石帯と同じピッチで螺旋状に内面に貼り付けた状態の半円溝部を有する被駆動部とからなり、これらの磁石帯は互いに吸引及び／又は反発するような磁力方向となっており、モータにより直丸棒を回転させると、直丸棒の上方に配置された被駆動部が直丸棒の回転に従って回転することなく直丸棒の長手方向に沿って直線運動するようにした、非接触式で動力の伝達を行う磁気式運動変換機構が提案されている（特許文献１）。
このような磁気式運動変換機構は、非接触であるゆえ摩耗粉等の塵埃の発生がきわめて少なく、半導体製造工場の真空雰囲気内での搬送装置等で使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７７７１３１号公報（第７図）
【特許文献２】特開２００８−２９７０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図１８乃至図２０に示されるような従来の磁気式運動変換機構では、直丸棒の全長にわたって駆動側磁石帯５１１を巻き付けて駆動側磁石部５１０が構成されており、被動側磁石部５２０を装着した台車Ｖがこの直丸棒の長さ全体にわたって移動するため、駆動側磁石部５１０の中途の位置に軸受等の支持部材を設けることができず、駆動側磁石部５１０の直丸棒はどうしてもその両端で支持する構造となる。
このような従来の磁気式運動変換機構の場合、移動経路の長路化に伴い駆動側磁石部５１０を長くすると、駆動側磁石部５１０を製造する際の歪みや、駆動側磁石帯５１１と被動側磁石帯５２１との間に作用する磁気力により発生する駆動側磁石部５１０の撓み等が大きくなるため、この歪みや撓み等により発生する駆動側磁石部５１０の振れを考慮すると駆動側磁石帯５１１と被動側磁石帯５２１との間に設ける間隔についても大きめにせざるを得ない。
しかし、駆動側磁石帯５１１と被動側磁石帯５２１との間の間隔を大きくとると、両者の間に作用する磁気力が減殺されるため、駆動側磁石部５１０の回転力により印加される台車の直線方向の搬送力が小さくなってしまうという問題があった。
また、従来技術のような駆動側磁石帯５１１では、駆動側磁石帯５１０の長さが長くなると前述した撓み等に起因する振動が発生するため高速で駆動することが難しく、どうしても装置全体のタクトタイムが長くなってしまうという問題があった。
【０００６】
次に、駆動側磁石部５１０は磁石帯を直丸棒に巻き付けた構造であり、装置の大きさからくる制約もあるため、その径をあまり大きくすることができない。
したがって、円柱状の駆動側磁石帯５１１と半円弧状の被動側磁石帯５２１との間に作用する磁気力を大きくして被動側磁石帯５２１に発生する直線運動の駆動力を大きくしようとすると、被動側磁石帯５２１の直丸棒方向の長さを長くする等なすことにより二つの磁石帯の対向する部分の面積を大きくすることになるが、半円筒状の被動側磁石帯５２１はその複雑な構造のために、これを大きくすると製造に手間がかかり製造コストが嵩んでしまうという問題があった。
また、相互作用する磁気力を大きくしようとして被駆動側磁石帯５２０を大きくすると、駆動側磁石帯５１０の長さに上限があるため、相対的に可動範囲が小さな機構となってしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、従来の磁気式運動変換機構の場合、駆動側磁石帯を駆動するモータＭを直丸棒の軸と同軸に配置することとなるため、モータＭが台車の移動の障害となるという問題があった。
加えて、移動距離が長くなる場合等、上述のような磁気式運動変換機構を長手方向に複数連ねて移動経路を構成しようとするときは、モータＭのような駆動部を台車Ｖの移動経路を避けた位置に配置して、駆動部と駆動側磁石部５１０との間に歯車等の伝動機構を設けて回転運動を伝達することとなるので、このような伝達機構を設けて摩擦部分が増加する分、さらに摩耗塵が増大してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解消するものであって、すなわち、本発明の目的は、平板状磁石を使用することで制作の容易な磁気式駆動力変換機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、回転軸に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と前記回転運動部材の円盤状磁石に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるとともに、前記円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とが対向するように配置され、前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して前記回転運動部材の回転駆動力を前記直線運動部材の直線運動に変換することにより、前述した課題を解決したものである。
なお、上記において「平板状磁石の移動軌跡」としているのは、平板状磁石は直線運動するものであり、特定の位置にある円盤状磁石との関係においては磁気力が作用しない位置まで移動していることもあり得るので、実際に円盤状磁石と平板状磁石とが対向している状態のみならず、ある時点では円盤状磁石と対向していなくても、別の時点では円盤状磁石と対向することが想定される位置を含める意味で「平板状磁石の移動軌跡」と表現としている。
【００１０】
請求項２に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に螺旋状に交互に配置され、前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に傾斜して交互に配置されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１１】
請求項３に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤の周方向に放射状に交互に配置され、前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状の長手方向に直角に交互に配置されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１２】
請求項４に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１乃至請求項３の何れかに係る発明の構成に加えて、前記回転運動部材が、前記直線運動部材の長手方向の長さ以下の距離だけ離間して前記直線運動部材の長手方向に複数配置されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
なお、上記において「平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離」としているのは、隣りあう回転運動部材の間の距離、すなわち間隔が、平板状磁石の長さより大きいことはない、ということを意味しており、回転運動部材の間の距離をこのようにしたことにより、平板状磁石に対し、常に一あるいはそれ以上の数の円盤状磁石から磁気力が作用している状態となることを規定する意味で、上記のとおり「平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離」と表現している。
【００１３】
請求項５に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１乃至請求項４の何れかに係る発明の構成に加えて、前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設されているとともに、前記回転運動部材に設けた円盤状磁石が前記直線運動部材の両側面に固設された前記平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１４】
請求項６に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項５に記載の発明の構成に加えて、前記回転運動部材が前記平板状磁石の長手方向に複数離間して配置されているとともに前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設されていて、前記直線運動部材の両側面に固設された前記平板状磁石の各々に対向して前記円盤状磁石を配設した高推力領域と前記直線運動部材の両側面に配置された平板状磁石の一方の面のみに対向するように前記円盤状磁石を配設した軽推力領域とを備えていることにより前述した課題をさらに解決したものである。
【００１５】
請求項７に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１又は請求項４の何れかに係る発明の構成に加えて、前記直線運動部材が前記平板状磁石を対向して平行に一対設けられているとともに前記回転運動部材が前記円盤の両側に前記円盤状磁石を設けられているものであり、前記回転運動部材に設けた円盤状磁石が前記直線運動部材に設けた平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【００１６】
請求項８に係る発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項７係る発明の構成に加えて、前記回転運動部材が前記直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに、前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を両側に設けた回転運動部材を配設した高推力領域と前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の一方のみに対向するように円盤状磁石を片側に設けた回転運動部材を配設した軽推力領域とを備えていることにより、前述した課題をさらに解決したものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材とこの回転運動部材の円盤状磁石と平行に円盤状磁石の周方向に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるとともに円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とが対向するように配置され、二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して回転運動部材の回転駆動力を直線運動部材の直線運動に変換することより、発塵が少ない無接触式の駆動力変換機構を提供することができるばかりではなく、以下のような特有の効果を奏することができる。
【００１８】
すなわち、請求項１に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸に固設された円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と、円盤状磁石に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるようにしたことにより、円筒状の磁石帯を使用する場合と比べ磁気力が作用する磁極の面積を大きくとれるため、相互の間に作用する磁気力をより強力なものとすることができる。
【００１９】
また、回転軸側に従来のように長尺な丸棒を使用する必要がないので、従来技術において記載したように、従来技術のように撓みや歪を考慮して駆動側磁石帯と被動側磁石帯との間の間隔を大きくとる必要がなく、円盤状磁石と平板状磁石との間隔を小さくして磁気力を強力に作用させるため、小型の磁石でも磁気力を強力に発揮することができる。
さらに、円盤状磁石及び平板状磁石のいずれも平板状の磁石を使用しており、従来の磁気式運動変換機構において使用されていた円筒型又は半円筒型の磁石帯のような複雑な構造を必要とせず、しかも、例えば、平板状磁石は移動台車の長さ程度の長さで円盤状磁石は平板状磁石の長さに応じて適宜の間隔を隔てて設ければ足り、これら円盤状磁石、平板状磁石いずれに関しても、従来技術における駆動側磁石帯のように移動経路全体にわたって一様に設ける必要がないので、機構全体で使用される磁石の数を減らせるため、従来技術のような磁気式運動変換機構に比べより低コストでかつ簡易に製造することができる。
【００２０】
請求項２に係る本発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に螺旋状に配置され平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に傾斜して交互に配置されていることにより、磁気力の作用する磁極部分が順次移行してゆく際に生ずる磁気力の変動がより小さくなるため、駆動側の運動部材に不規則な反力を生じさせることがなく、かつ従動側の運動部材の運動を円滑なものとすることができる。
【００２１】
請求項３に係る本発明の磁気式駆動力変換機構は、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に放射状に交互に配置され平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に直角に交互に配置されていることにより、円盤状磁石の磁極パターン及び平板状磁石の磁極パターンが単純化されるため、これらの磁石を簡易に製造することができる。
【００２２】
請求項４に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項１乃至請求項３の何れかに係る発明が奏する効果に加えて、回転運動部材が平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離だけ離間して平板状磁石の長手方向に複数配置されていることにより、先行する回転運動部材から後続する回転運動部材へと引き継いで順次直線運動部材を駆動するため、長経路の磁気駆動力変換機構を形成することができるとともに、長経路であっても直線運動部材が移動している間はいずれかの円盤状磁石から平板状磁石に対し常に磁気力が作用するため、直線運動部材を安定して駆動することができる。
【００２３】
請求項５に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項１乃至請求項４の何れかに係る発明が奏する効果に加えて、平板状磁石が直線運動部材の両側面に各々固設されているとともに回転運動部材に設けた円盤状磁石が直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、直線運動部材の両側面を有効に利用するとともに直線運動部材の両側にある回転運動部材の円盤状磁石の数が倍増するため、平板状磁石を設けた直線運動部材との間に作用する磁気力をより強力なものとすることができる。
【００２４】
請求項６に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項５に係る発明が奏する効果に加えて、回転運動部材が直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに平板状磁石が直線運動部材の両側面に各々固設されていて直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を配設した高推力領域と直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の一方の面のみに対向するように円盤状磁石を配設した軽推力領域とを備えていることにより、例えば、加速、減速を伴うような高推力を必要とする直線運動領域と、加速を伴うこともなく特に高推力を必要としない直線運動領域というような、相互作用する磁気力の異なる領域を併存させて駆動力変換機構を構成するため、不必要に多数の円盤状磁石を配置することのない全体として効率的な駆動力変換機構を形成することができる。
【００２５】
請求項７に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項１乃至請求項４の何れかに係る発明が奏する効果に加えて、直線運動部材が平板状磁石を対向して平行に一対設けられているとともに回転運動部材が円盤の両側に円盤状磁石を設けられているものであり回転運動部材に設けた円盤状磁石が直線運動部材の側面に設けられた平板状磁石の各々に対向して配設されていることにより、回転運動部材の空きスペースを有効に利用するとともに、回転運動部材の両側に設けた円盤状磁石と一対の直線運動部材のそれぞれに設けた平板状磁石との間で磁気力の作用する面積が倍増するため、一対の直線運動部材と回転運動部材との間に作用する磁気力を一層強力なものとすることができる。
【００２６】
請求項８に係る本発明の磁気式駆動力変換機構によれば、請求項７に係る発明が奏する効果に加えて、回転運動部材が直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を両側に設けた回転運動部材を配設した高推力領域と直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の一方のみに対向するように円盤状磁石を片側に設けた回転運動部材を配設した軽推力領域とを備えていることにより、例えば、加速、減速を伴うような高推力を必要とする直線運動領域と特に加速を伴うこともなく特に高推力を必要としない直線運動領域というような、相互作用する磁気力の異なる領域を併存させて駆動力変換機構を構成するため、不必要に多数の円盤状磁石を配置することのない全体として効率的な駆動力変換機構を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図２】図１に示した磁気式駆動力変換機構の矢視II方向から見た斜視図。
【図３】図１に示した磁気式駆動力変換機構の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図４】図１に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁極パターンの説明図。
【図５】本発明の第２の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図６】図５に示した磁気式駆動力変換機構の正面図。
【図７】図５に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁気パターンの説明図。
【図８】本発明の第３の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図９】図８に示した磁気式駆動力変換機構の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図１０】本発明の第４の実施例である磁気式駆動力変換機構の斜視図。
【図１１】図１０に示した磁気式駆動力変換機構の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図１２】本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構を適用した第１の搬送装置の斜視図。
【図１３】図１２に示した搬送装置の正面図。
【図１４】図１３のIII−III断面矢視図。
【図１５】本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構を適用した第２の搬送装置の斜視図。
【図１６】図１５に示した搬送装置の（ａ）正面図、（ｂ）平面図。
【図１７】図１６（ａ）のIV−IV断面矢視図。
【図１８】従来技術である磁気式運動変換機構の斜視図。
【図１９】従来技術である磁気式運動変換機構に使用される駆動側磁石部の（ａ）断面図、（ｂ）側面図。
【図２０】従来技術である磁気式運動変換機構に使用される被動側磁石部の（ａ）縦断面図、（ｂ）横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、回転軸に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と、円盤状磁石の周方向に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備え、円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動部材の回転駆動力を直線運動部材の直線運動に変換し、平板状磁石を使用することで制作の容易なものであれば、その具体的態様はいかなるものであっても構わない。
【００２９】
例えば、本発明の円盤状磁石あるいは平板状磁石において使用される磁石は、平板状であればよく、アルニコ磁石、フェライト磁石等種々の磁石を使用可能であるが、ネオジウム系、サマリウムコバルト系等の希土類磁石を使用するとより高い推力を得ることができるため望ましい。
【００３０】
また、円盤状磁石又は平板状磁石は、それぞれ支持円盤又は平板状磁石支持板に取り付けられているが、これら支持円盤又は平板状磁石支持板を磁性材料で構成すると磁力線が集中し磁気力をより強力に作用させることができるため、支持円盤又は平板状磁石支持板を磁性材料、特に強磁性体で形成することが望ましい。
【００３１】
加えて、本発明の駆動力変換機構は、回転駆動力により直線運動を行わせる動力変換機構としても使用可能であるとともに、直線駆動力により回転運動を行わせる動力変換機構としても使用可能であるが、回転運動を行う円盤状磁石の設置数を適宜に変更可能であることを考慮すれば、例えば、必要とされる直線駆動力に応じて回転する円盤状磁石の数を配置するというように、円盤状磁石を設けた回転運動部材を駆動側とし平板状磁石を設けた直線運動部材を従動側として使用するほうがより有効に活用できる。
【００３２】
さらに、搬送レールの間にモータ駆動される回転運動部材を配置し、搬送レール上を走行する搬送台車に直線運動部材を設けて搬送装置を構成し、比較的重量のあるものを搬送する場合には、回転運動部材を直線運動部材の両側面に配置するばかりではなく、長手方向に回転運動部材を配設する数を多くし、円盤状磁石を密度高く配設すれば、より強力な搬送力をもつ搬送装置とすることができる。
【実施例１】
【００３３】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図４に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例（以下、「実施例１」と称する）である磁気式駆動力変換装置の斜視図、図２は、図１に示した磁気式駆動力変換装置を矢印ＩＩ側から見た斜視図、図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１に示した磁気式駆動力変換装置の正面図、平面図であり、図４は、図１に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁極パターンを示す説明図である。
【００３４】
図１に示されるように、実施例１において回転運動部材１１０は、円形をした支持円盤１１２の一側面に、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を、周方向に交互に螺旋状に配置した円盤状磁石１１１を設けたものである。
また、回転運動部材１１０とあわせて使用される直線運動部材１２０は、長手方向に長い長方形状をしており、平板状磁石支持板１２２の側面に、直線運動部材１２０の長手方向からみて、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を長手方向に傾斜して交互に配置した平板状磁石１２１を固設したものである。
円盤状磁石１１１上に配置された磁極のパターン及び平板状磁石１２１上に配置された磁極のパターンが、図４に示されている。
【００３５】
これにより、回転運動部材１１０の回転により円盤状磁石１１１上の磁極であるＮ極、Ｓ極が回転すると、直線運動部材１２０に固設された平板状磁石１２１上の磁極であるＮ極、Ｓ極との間に磁気的吸引力又は磁気的反発力が作用して、直線運動部材１２０を長手方向に直線運動させることになるので、回転軸１１３から回転運動部材１１０に加えられた回転駆動力が、直線運動部材１２０の直線運動に変換されることとなる。
円盤状磁石１１０も平板状磁石１２０も、平面状の構造であるため、従来技術のような直丸棒に巻き掛けた円筒状磁石帯を使用することはなく、また、直線運動部材１２０は、通常、搬送台車のような剛性の高い装置に固定して使用されるためそれ自体の撓みはほとんど考慮する必要がないものであるから、円盤状磁石１１１の磁気力が作用し撓みが生じたとしても、実際上、全く問題にならない。
【００３６】
実施例１においては、円盤状磁石１１１に形成される磁極のパターンを、図４に示すようにＮ極、Ｓ極を円盤上の周方向に交互に螺旋状に配列したものとし、また平板状磁石１２１の磁極のパターンを、Ｎ極、Ｓ極を長手方向に交互に傾斜して配列したものとしている。
これにより、回転運動部材１１０と直線運動部材１２０とが同期して動作するときに、個々の磁極どうしは相互の相対位置に微妙なずれを生じ磁気的吸引力と反発力とに微妙なずれを生ずるとしても、各磁極に作用する磁気力の全体としては、個々のずれが解消され相互作用する磁気力の平均化が図られる。
また、Ｎ極、Ｓ極が傾斜していることにより、相互作用する磁極が順次移行してゆく際に生ずる磁気力の変動が緩和されるので、回転運動あるいは直進運動といった相互の運動がより円滑に進行するようになる。
なお、このような動作は、各係合点が相互に滑ることが許容されない歯車式運動変換機構では実現が困難であり、対応する磁極どうしの相対位置の微小なずれが許容される非接触の磁気式駆動力変換機構であるからこそ実現可能なものである。
【００３７】
このようにして得られた実施例１の磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸１１３に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石１１１を設けた回転運動部材１１０と、円盤状磁石１１１に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石１２１を設けた直線運動部材１２０とを備え、円盤状磁石１１１の磁極と平板状磁石１２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動部材１１０の回転駆動力を直線運動部材１２０の直線運動に変換することにより、従来の円筒状磁石に比べ磁気力の作用する面積を広くとり、また、従来のような長尺の磁石を巻き付けた直丸棒を使用していないので従来のように直丸棒の撓みを考慮する必要はなく、円盤状磁石１１１と平板状磁石１２１との間隔を小さくして二つの磁極間に磁気力を強力に作用させるようにして、小型でも強力に磁気力を作用させることができる。
【００３８】
また、実施例１の磁気式駆動力変換機構１００において、円盤状磁石１１１が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤１１２の周方向に交互に螺旋状に配置され、平板状磁石１２１が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石１２１の長手方向に交互に傾斜して配置されていることにより、磁気力が滑らかに作用しより安定した駆動力を得ることができる。
さらに、いずれの磁極も平板であるから、従来の円筒状の磁石帯に比べ製造を容易化できるなど、その効果は甚大である。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の第２の実施例を、図５乃至図７に基づいて以下に説明する。
図５は、本発明の第２の実施例（（以下、「実施例２」と称する）である磁気式駆動力変換機構２００の斜視図、図６は、図５に示した磁気式駆動力変換機構の正面図、図７は、図５に示した磁気式駆動力変換機構に使用される磁石の磁気パターンの説明図である。
【００４０】
実施例２の磁気式駆動力変換機構２００は、実施例１の磁気式駆動力変換機構１００とでは、円盤状磁石に配置された磁極のパターン、及び板状磁石に配置された磁極のパターンを相違する。その他の点については実施例１と同じであるので、対応する各要素については２００番台の符号を付して下二桁を一致させて対応関係を示すにとどめ、詳しい説明は割愛する。
【００４１】
図７に示されるように、実施例２において円盤状磁石２１１は、支持円盤２１２の外周部に、厚み方向に磁力を作用させるＮ極、Ｓ極を、支持円盤２１２の周方向に放射状に交互に配置したものであり、また、平板状磁石２２１は、厚み方向に磁力を作用させるＮ極、Ｓ極を長手方向に直角に交互に配置したものである。
【００４２】
実施例２において使用されるような磁極の構造としたことにより、円盤状磁石２１１及び平板状磁石２２１とに形成される磁極の構造がより簡便なものとなる。
また、図５及び図６に示されるように、回転運動部材２１０あるいは円盤状磁石２１１を直線運動部材２２０の長手方向に、直線運動部材２２０あるいは平板状磁石２２１の長手方向長さ程度の距離、あるいはそれ以下の距離毎に複数配置すれば、直線運動部材２２０の平板状磁極２２１は、複数配設された円盤状磁石２１１のいずれかと必ず磁気力を作用しあうので、直線運動部材２２０に対し円盤状磁石２１０の磁気力が作用しない領域が存在しないため、直線運動部材２２０の直線運動が不安定になることがない。
他方、平板状磁石２２１の長手方向長さ程度の間隔で回転運動部材２１０を配置すれば、最小限の数の回転運動部材２１０により直線運動部材２２０が駆動される。
【００４３】
以上のようにして得られた本発明の実施例２である磁気式駆動力変換機構によれば、回転軸２１３に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石２１１を設けた回転運動部材２１０と、円盤状磁石２１１に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石２２１を設けた直線運動部材２２０とを備え、円盤状磁石２１１の磁極と平板状磁石２２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して回転運動部材２１０の回転駆動力を直線運動部材２２０の直線運動に変換する磁気式駆動力変換機構２００であって、回転運動部材２１０が平板状磁石２２１の長手方向の長さだけ離間して直線運動部材２２０の長手方向に複数配置されていることにより、前述した実施例１の奏する効果に加えて、従来技術のような長尺の棒状の駆動側磁石帯を使用することがなく、長経路にわたって直線運動部材２２０を移動させることができるとともに、長経路の移動においても常にいずれかの円盤状磁石２１１の磁気力が作用して直線運動部材２２０を安定して駆動できるなど、その効果は甚大である。
【実施例３】
【００４４】
本発明の第３の実施例を、図８及び図９に基づいて説明する。
図８は、本発明の第３の実施例（（以下、「実施例３」と称する）である磁気式駆動力変換機構３００の斜視図、図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図８に示した磁気式駆動力変換機構３００の正面図、平面図である。
【００４５】
実施例３の磁気式駆動力変換機構３００において使用される個々の回転運動部材３１０は、実施例２と同様のものであり、また直線運動部材３２０は、図８に示されるように、平板状磁石支持板３２２の両側面に、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を長手方向に直角に交互に配置した平板状磁石３２１を、それぞれ固設したものである。
また、実施例３において、３箇所に並設された回転運動部材３１０のうち両端側に配設されたものは、直線運動部材３２０の両側に配設された平板状磁石３２１の各々について、２つの回転運動部材３１０に設けた円盤状磁石３１１を対向して配設されている。
その他の点については実施例２又は実施例１と同様であるので、対応する各要素については３００番台の符号を付して下二桁を一致させて対応関係を示すにとどめ、詳しい説明は割愛する。
【００４６】
実施例３の磁気式駆動力変換装置３００において、加速又は減速のような加速度を伴う運動を行う領域では、直線運動部材３２０の両側に固設された平板状磁石３２１のそれぞれに対向して円盤状磁石３１１が配置され、直線運動部材３２０の両側で磁気力が作用するので、回転運動部材３１０と直線運動部材３２０との間に作用する磁気力が倍増し、直線運動部材３２０を強力に駆動するものとされている（高推力領域Ａ）。
また、直線運動部材３２０が、加速又は減速する必要がなく定速で走行するのみでよい中央領域においては、一つの回転運動部材３１０が直線運動部材３２０の一方の側にのみ配設されている（軽推力領域Ｂ）。
このように、回転運動部材３１０の設置数を変更するのみで、高推力領域Ａ及び軽推力領域Ｂを形成している。
【００４７】
以上のようにして得られた本発明の実施例３である磁気式駆動力変換機構３００によれば、回転軸３１３に固設される円盤の側面に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石３１１を設けた回転運動部材３１０と、円盤状磁石３１１に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石３２１を設けた直線運動部材３２０とを備え、円盤状磁石３１１の磁極と平板状磁石３２１の磁極の移動軌跡とを対向するように配置し、対向する前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して、回転運動部材３１０の回転駆動力を直線運動部材３２０の直線運動に変換する磁気式駆動力変換機構３００であって、回転運動部材３１０が平板状磁石の長手方向の長さだけ離間して直線運動部材３２０の長手方向に複数配置され、平板状磁石３２１が、直線運動部材３２０の両側面に各々固設されており、直線運動部材３２０の両側面に固設された平板状磁石３２１各々に対向して円盤状磁石３１１を配設した高推力領域Ａと、直線運動部材３２０の両側面に固設された平板状磁石３２１の一方の面のみに対向するように回転運動部材３１０の円盤状磁石３１１を配設した軽推力領域Ｂと、を備えていることにより、上述した実施例１又は実施例２が奏する効果に加え、直線運動部材３２０の両側面を有効利用できるとともに、直線運動部材３２０の両側面に配設した平板状磁石３２１に対向する円盤状磁石３１１の配置態様を適宜に調整することで一つの機構の中でも不必要な部材を設けることがなく全体として無駄のない効率的なものとすることができるなど、その効果は甚大である。
【実施例４】
【００４８】
本発明の第４の実施例を、図１０及び図１１に基づいて説明する。
図１０は、本発明の第４の実施例（（以下、「実施例４」と称する）である磁気式駆動力変換機構４００の斜視図、図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１０に示した磁気式駆動力変換機構４００の正面図、平面図である。
【００４９】
実施例４の磁気式駆動力変換機構４００において使用される回転運動部材４１０は、図１０に示されるように、支持円盤４１２の両側方の平面部に、厚み方向に磁気力を作用させるＮ極、Ｓ極を、支持円盤４１２の周方向に放射状に交互に配置したものである。
また、直線運動部材４２０は、図１０に示されるように、回転運動部材部材４１０の両側に一対配置され、それぞれ、平板状磁石支持板３２２の回転運動部材と対向する面に、厚み方向に磁力を作用させる磁極であるＮ極、Ｓ極を長手方向に直角に交互に配置した平板状磁石３２１を固設したものである。
その他の点については実施例２又は実施例１と同様であるので、対応する各要素については４００番台の符号を付して下二桁を一致させて対応関係を示すにとどめ、詳しい説明は割愛する。
【００５０】
実施例４の磁気式駆動力変換装置４００の場合は、回転運動部材４１０の両側の平面部に円盤状磁石４１１を設けて回転運動部材４１０において磁気力が作用する面積を倍増させており、またこれら両側面の円盤状磁石４１１と協働する平板状磁石４２１を、回転運動部材４１０の両側に配設した直線運動部材４２０のそれぞれに設けてこれらを一対として使用しているので、一対の直線運動部材４２０が回転運動部材４１０の駆動力を倍増して受けることが可能となる。
そして、実施例４の磁気式駆動力変換機構４００の場合も、前述した実施例３の場合と同様に、加減速を伴うような高推力領域Ａでは両側に円盤状磁石を設けた回転運動部材４１０を使用し、特に加減速を要することのない軽推力領域Ｂでは一方の面のみに円盤状磁石４１１を配置した回転運動部材４１０’を使用し、領域毎に必要とされる推力に応じて、回転運動部材４１０，４１０’を使い分けている。
なお、直線運動部材４２０を常に対として使用する必要はなく、それぞれ独立した被動部材として使用することもできる。
【００５１】
以上のようにして得られた本発明の実施例４である磁気式駆動力変換機構によれば、前述した実施例３である磁気式駆動力変換装置において、直線運動部材４２０が平板状磁石４２１を対向して平行に一対配置されて回転運動部材４１０が回転運動部材４１０の一方又は両方の平面部に前記円盤状磁石４１１を設けられていて、回転運動部材４１０に設けた円盤状磁石４１１が直線運動部材４２０の側面に固設された平板状磁石４２１に対向して直線運動部材４２０の長手方向に３個離間して配置されているとともに、直線運動部材４２０の側面に固設された平板状磁石４２１の各々に対向して円盤状磁石４１１を両側に設けた回転運動部材４１０を配設した高推力領域Ａと直線運動部材４２０に固設された平板状磁石４２１の一方のみに対向するように円盤状磁石４１１を片側に設けた回転運動部材４１０’を配設した軽推力領域Ｂとを備えていることにより、上述した実施例１乃至実施例３のいずれかが奏する効果に加え、回転運動部材４１０の両側の平面部を有効に利用した駆動力変換機構を形成することができるとともに、対向して設けた一対の平板状磁石４２１の間に配設した円盤状磁石４１１の配置態様を適宜に調整することで、一つの磁気式駆動力変換機構４００の中でも不必要な部材を設けることがなく全体として無駄のない効率的なものとすることができるなど、その効果は甚大である。
【００５２】
次に、実施例１の磁気式駆動力変換機構を搬送装置に適用した例を、図１２乃至図１４に基づいて説明する。
図１２は、本発明の第１の実施例である磁気式駆動力変換機構１００を適用した搬送装置（以下、「搬送装置１」と称する）の斜視図、図１３は、図１２に示した搬送装置の正面図、図１４、図１３のIII−III断面矢視図である。
図１２に示される搬送装置１において、Ｒは、搬送経路に延設された一対の搬送レール、Ｍは、回転軸１１３に結合されて回転運動部材１１０を回転させる駆動モータ、Ｃは、モータ軸と回転軸とを断続するクラッチであり、回転運動部材１１０は一対の搬送レールＲの間に長手方向に離間して２箇所に配置されている。
Ｖは、レールＲの上を走行する搬送台車であり、その下部略中央箇所に、長手方向に直線運動部材１２０が固設され、その左右両側にローラＷを、この例では４対、備えている。
【００５３】
図１４に示されるように、搬送台車Ｖの下部略中央箇所に固設された直線運動部材１２０の一側面に設けた平板状磁石１２１と、搬送レールＲの間に配設された回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１とが対向して配設されており、この箇所において磁気的吸引力又は磁気的反発力が作用するので、駆動モータＭによって回転運動部材１１０が回転駆動されると、その回転駆動力により直線運動部材１２０に直線方向の推進力が加わり、搬送台車Ｖが搬送レールＲ上を走行する。
なお、回転運動部材１１０は、搬送レールＲの長手方向に沿って、搬送台車Ｖの長さ程度の距離あるいはそれより短い距離を離間して配設されており、各回転運動部材１１０は、走行台車Ｖが走行している間、順次回転駆動されるように制御される。
このようにしたことにより、回転運動部材１１０は必要最小限の数設けることとなり、不必要に多数の回転運動部材１１０を設ける必要がなくなる。
なお、直線運動部材１２０は、搬送台車Ｖの下方中央部に設けるのみならず、搬送台車Ｖの両側面に固設するようにしてもよいし、また、搬送台車の両側面を下方に延設してその延接部の両方の内側に平板状磁石４１１を設けその間に位置させた両面又は片面に円盤状磁石４１１を設けた回転運動部材４１０を配設した、実施例４のような機構を使用してもよい。
【００５４】
さらに、実施例１の磁気式駆動力変換機構を搬送装置に適用した別の例を、図１５乃至図１７に基づいて説明する。
図１５は、実施例１である磁気式駆動力変換機構を適用した第２の搬送装置（以下、「搬送装置２」と称する）の斜視図、図１６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１５に示した搬送装置の正面図、平面図であり、図１７は、図１６（ａ）のIV−IV断面矢視図である。
図１５に示される搬送装置２において、搬送レールＲ、搬送台車Ｖ等は、基本的に図１２等に示される先に記載した搬送装置１と同様のものであるが、図１５では２つの搬送レールＲ１及びＲ２を備え、この間を引き継ぎ搬送レールＲ３によって接続されたものとなっている。
【００５５】
この例においても、図１７に示されるように、磁気式駆動力変換機構１００は、先に記述した搬送装置１と同様な態様で設置されている。
図１５に示されるように、搬送装置２においては、搬送台車Ｖが、図において左側の搬送レールＲ１上から、引き継ぎ搬送レールＲ３を経て右側の搬送レールＲ２へと走行してゆくものであり、当初、搬送レールＲ１上を走行する間は、左方の回転運動部材１１０により駆動されている。
搬送台車Ｖが右方に走行してゆき、走行台車Ｖの先端が、引き継ぎ搬送レールＲ３を経て右方の搬送レールＲ２上に達し、右方の回転運動部材１１０の位置まで到達した時点から、搬送台車Ｖに対して、右方の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の磁気力が作用するようになる。
【００５６】
搬送台車Ｖがさらに走行し、左方の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の磁気力が作用しなくなると、右方の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の駆動力のみにより搬送台車Ｖが駆動されるようになる。
この間において、直線運動部材１２０の平板状磁石１２１に対し左右の回転運動部材１１０に設けた円盤状磁石１１１の双方から磁気力が作用する時期が存在し、この時期においては、左右の円盤状磁石１１１の作動する位相を同期させる必要が生ずるが、搬送装置２では、駆動モータＭと駆動軸１１３との間に介在するクラッチ１１４を断続して両者の位相を同期させている。
具体的には、まず、搬送台車Ｖが右方の回転運動部材１１０に到達するまでは、右方の回転運動部材１１０に設けられたクラッチ１１４をオフにしておき、回転運動部材１１０を自由に回転できる状態としておく。
搬送台車Ｖが右方に走行してきて平板状磁石１２０の磁気力が右方の回転運動部材１１０の円盤状磁石１１１に作用し始めると、右方の円盤状磁石１１１が平板状磁石１２１と同期して回転し始めるので、この状態でクラッチ１１４を接続すれば円盤状磁石１１１の同期回転を駆動モータＭにより継続して回転させることとなるので、右方の回転運動部材１１０が搬送台車Ｖと同期した状態で回転することとなり、結果的に、平板状磁石１２１の磁気力を通じて、先行して回転していた左方の回転運動部材１１０と後続して回転駆動される右方の回転運動部材１１０とを同期させて回転させることになる。
【００５７】
上述した本搬送装置１又は搬送装置２から理解されるように、本実施例１乃至３のような磁気式駆動力変換機構は、長経路の搬送装置を形成することに好適に適用できる。
特に、搬送経路が長経路となり、加減速を伴う移動が頻繁であったり、途中でワークが載置されたり離脱されたりと、領域によって搬送台車Ｖに必要とされる駆動力に相違があるようなシステムに対し、非常に有効である。
【００５８】
すなわち、本実施例１乃至実施例３の磁気式駆動力変換機構において、回転運動部材の設置位置、設置数等の自由度が大きいことは、種々の装置への多様な適用可能性を示すものであり、本発明の磁気式駆動力変換機構を適用すれば、全体として無駄の少ない効率的な応用装置を形成することができるなど、その効果は甚大である。
【符号の説明】
【００５９】
１００、２００、３００、４００ ・・・ 磁気式駆動力変換機構
１１０、２１０、３１０、４１０ ・・・ 回転運動部材
１１１、２１１、３１１、４１１ ・・・ 円盤状磁石
１１２、２１２、３１２、４１２ ・・・ 支持円盤
１１３、２１３、３１３、４１３ ・・・ 回転軸
１２０、２２０、３２０、４２０ ・・・ 直線運動部材
１２１、２２１、３２１、４２１ ・・・ 平板状磁石
１２２、２２２、３２２、４２２ ・・・ 平板状磁石支持板
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ ・・・ 搬送レール
Ｖ ・・・ 搬送台車
Ｃ ・・・ クラッチ
Ｍ ・・・ 駆動モータ
Ａ ・・・ 高推力領域
Ｂ ・・・ 軽推力領域
５１０ ・・・ 駆動側磁石部
５１１ ・・・ 駆動側磁石帯
５２０ ・・・ 被動側磁石部
５２１ ・・・ 被動側磁石帯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固設される円盤の平面部に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と前記回転運動部材の円盤状磁石に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるとともに、
前記円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とが対向するように配置され、
前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して前記回転運動部材の回転駆動力を前記直線運動部材の直線運動に変換することを特徴とする磁気式駆動力変換機構。
【請求項２】
前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤の周方向に螺旋状に交互に配置され、
前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に傾斜して交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項３】
前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤の周方向に放射状に交互に配置され、
前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状の長手方向に直角に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項４】
前記回転運動部材が、前記平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離だけ離間して前記直線運動部材の長手方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項５】
前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設されているとともに、
前記回転運動部材に設けた前記円盤状磁石が前記直線運動部材の両側面に固設された前記平板状磁石の各々に対向して配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項６】
前記回転運動部材が前記直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設され、
前記直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を配設した高推力領域と前記直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の一方の面のみに対向するように円盤状磁石を配設した軽推力領域とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項７】
前記直線運動部材が前記平板状磁石を対向して平行に一対設けられているとともに前記回転運動部材が前記円盤の両側に前記円盤状磁石を設けられているものであり、
前記回転運動部材に設けた円盤状磁石が前記直線運動部材の側面に設けた平板状磁石の各々に対向して配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の磁気駆動力変換機構。
【請求項８】
前記回転運動部材が前記直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに、
前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を両側に設けた回転運動部材を配設した高推力領域と前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の一方のみに対向するように円盤状磁石を片側に設けた回転運動部材を配設した軽推力領域とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項１】
回転軸に固設される円盤の平面部に磁極のＮ極とＳ極とを円盤の周方向に交互に配置した円盤状磁石を設けた回転運動部材と前記回転運動部材の円盤状磁石に配置した磁極と対応して磁極のＮ極とＳ極とを長手方向に交互に配置した平板状磁石を設けた直線運動部材とを備えるとともに、
前記円盤状磁石の磁極と平板状磁石の磁極の移動軌跡とが対向するように配置され、
前記二つの磁極間に作用する磁気的吸引力及び／又は磁気的反発力を利用して前記回転運動部材の回転駆動力を前記直線運動部材の直線運動に変換することを特徴とする磁気式駆動力変換機構。
【請求項２】
前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤の周方向に螺旋状に交互に配置され、
前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状磁石の長手方向に傾斜して交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項３】
前記円盤状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを支持円盤の周方向に放射状に交互に配置され、
前記平板状磁石が磁極のＮ極とＳ極とを平板状の長手方向に直角に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項４】
前記回転運動部材が、前記平板状磁石の長手方向の長さ以下の距離だけ離間して前記直線運動部材の長手方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項５】
前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設されているとともに、
前記回転運動部材に設けた前記円盤状磁石が前記直線運動部材の両側面に固設された前記平板状磁石の各々に対向して配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項６】
前記回転運動部材が前記直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに前記平板状磁石が前記直線運動部材の両側面に各々固設され、
前記直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を配設した高推力領域と前記直線運動部材の両側面に固設された平板状磁石の一方の面のみに対向するように円盤状磁石を配設した軽推力領域とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の磁気式駆動力変換機構。
【請求項７】
前記直線運動部材が前記平板状磁石を対向して平行に一対設けられているとともに前記回転運動部材が前記円盤の両側に前記円盤状磁石を設けられているものであり、
前記回転運動部材に設けた円盤状磁石が前記直線運動部材の側面に設けた平板状磁石の各々に対向して配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の磁気駆動力変換機構。
【請求項８】
前記回転運動部材が前記直線運動部材の長手方向に複数離間して配置されているとともに、
前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の各々に対向して円盤状磁石を両側に設けた回転運動部材を配設した高推力領域と前記直線運動部材の側面に固設された平板状磁石の一方のみに対向するように円盤状磁石を片側に設けた回転運動部材を配設した軽推力領域とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の磁気式駆動力変換機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１７７７６（Ｐ２０１２−１７７７６Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４２３６（Ｐ２０１０−１５４２３６）
【出願日】平成２２年７月６日（２０１０．７．６）
【出願人】（０００００３３５５）株式会社椿本チエイン (861)
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月６日（２０１０．７．６）
【出願人】（０００００３３５５）株式会社椿本チエイン (861)
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