説明

駆動装置

【課題】 駆動磁気車及び従動磁気車の径を大径化することなく、しかも駆動軸から分岐した別の伝達系統を設けることなく、駆動磁気車の軸や従動磁気車の軸の同軸上で、脱調限界を高くし、トルクアップを構築可能な磁気利用の駆動装置を提供する。
【解決手段】 適宜駆動手段により駆動回転される駆動軸に対し従動軸が直角に交差配置され、且つ駆動軸から従動軸への動力伝達を、磁力を利用した非接触の動力伝達機構で行う駆動装置において、前記駆動軸及び従動軸に、それぞれN極とS極を交互にスパイラル状に着磁形成した磁気車を取り付け、一方の磁気車から他方の磁気車への磁気作用箇所を同軸上、複数箇所に設けた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気車を利用して回転駆動力を非接触で伝達する駆動装置に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械や産業機械等において回転力を伝達する手段としては歯車を用いた伝達駆動装置が一般的に用いられている。しかし、歯車を用いた伝達駆動装置は、歯車同士を噛み合わせて回転力を伝達するため、歯面の摩耗や発塵、騒音を発生する他に、大トルクや衝撃などにより破損を生じる虞れがある。
【0003】
そこで、上記歯車を用いた駆動装置が有する問題点を解決するものとして、非接触状態で回転力を伝達する磁気車を利用した駆動装置が提案されている。
その磁気車を利用した駆動装置は、N極とS極を螺旋状に着磁した駆動磁気車に対し、N極とS極を周方向に沿って交互に配置した従動磁気車を非接触状態で軸芯を直交させたものである(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
しかし、特許文献1に示される駆動装置は、駆動磁気車と従動磁気車が1対1で交差し、その交差する1箇所だけから動力伝達するため、最終的に回転する従動磁気車を取り付けた軸(例えば、ローラ軸)への伝達トルクに限界があり、小さいものである。従って、この駆動装置は比較的軽量な品物の搬送等に利用され、重量物を搬送する駆動装置には不向きであった。
【0005】
上記した駆動装置で高トルク又はトルクアップする方法としては、駆動磁気車及び従動磁気車の外径を大きくすることが考えられるが、駆動磁気車及び従動磁気車の径を大きくすれば当然コストアップにつながり、しかも駆動装置全体も大型化し、その結果、この駆動装置を利用した装置も大型化するという問題を有する。
【0006】
そこで、本件出願人は上記問題点を解決するものとして、駆動軸に取り付けた駆動磁気車から複数の伝達系統により従動磁気車に動力を伝達する駆動装置を特願2004−84673号として提案済みである。
しかし、この場合は駆動磁気車や従動磁気車の近辺に仲介用の中間(アイドル)磁気車を別に取り付け、且つそれら磁気車は磁極位相合わせを行う必要がある。
【0007】
【特許文献1】特開平7−177724号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は上記した従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、駆動磁気車及び従動磁気車の径を大径化することなく、しかも駆動軸から分岐した別の伝達系統を設けることなく、駆動磁気車の軸や従動磁気車の軸の同軸上で高トルク、トルクアップを構築可能な磁気利用の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために本発明が講じた技術的手段は、適宜駆動手段により駆動回転される駆動軸に対し従動軸が直角に交差配置され、且つ駆動軸から従動軸への動力伝達を、磁力を利用した非接触の動力伝達機構で行う駆動装置において、前記駆動軸及び従動軸に、それぞれN極とS極を交互にスパイラル状に着磁形成した磁気車を取り付け、一方の磁気車から他方の磁気車への磁気作用箇所を同軸上、複数箇所に設けたことを特徴とする(請求項1)。
駆動軸を駆動回転する駆動手段としては、モータの回転をベルト伝達機構、歯車伝達機構等、今日周知の接触型の動力伝達機構を介して駆動軸に伝達する方法、或いは磁力を利用した非接触の動力伝達機構等、何れでもよい。
【0010】
上記手段によれば、駆動軸に取り付けられた駆動磁気車から従動軸に取り付けられた従動磁気車への磁気作用箇所が、同軸上に複数箇所設けられていることで、1個所1点でしか磁気作用が行われない従来装置に比べ、脱調限界を引き上げ伝達トルクのアップを行うことができる。
【0011】
上記の磁気作用箇所を同軸上で複数箇所設ける構成としては、例えば、前記駆動軸側の磁気車を鼓形状とし、他方、従動軸側の磁気車を前記鼓形状の磁気車の凹曲面内に嵌入する円筒形状とすると共に、両磁気車は非接触状態で接近配置する(請求項2)。本装置は、鼓形状の磁気車を取り付けた軸側を従動側とし、円筒形状の磁気車を取り付けた軸側を駆動側としてもよい。
そして、上記鼓形状の磁気車を形成する具体的構成としては、円筒形状の磁気車とその軸方向両側に切頭円錐形状の磁気車を、切頭円錐面を対向させて配置して構成することができる(請求項3)。尚、円筒形状の磁気車及び切頭円錐形状の磁気車は、従動軸側の円筒形状の磁気車の外周面に沿うように、それぞれ外周面を凹曲面に形成し、全体として連続した凹曲面の外形を呈するように構成してもよい。
【0012】
上記手段によれば、鼓形状をした磁気車の凹曲面が、直交配置された円筒形状の磁気車の外周面と非接触状態で対向するため、両磁気車間の磁気作用箇所は該鼓形状の磁気車の軸上における線接触形態となる。それにより、駆動磁気車の軸叉は従動磁気車の軸の同軸上でトルクアップを構築できる。
そして、鼓形状の磁気車を円筒形状の磁気車と、その磁気車の軸方向両側に切頭円錐形状の磁気車を切頭円錐面を対向させて配置することで、鼓形状に近似した磁気車を簡単に構成でき、そして同軸上に配置した円筒形状の磁気車と左右の切頭円錐形状の磁気車の3箇所3点で、直交配置した円筒形状の磁気車と磁気作用が行われ、トルクアップを構築できる。
【0013】
叉、上記の磁気作用箇所を同軸上で複数箇所設ける構成としては、前記駆動軸側及び従動軸側の磁気車をそれぞれ鼓形状とし、その両磁気車の凹曲面を非接触状態で直角に交差配置して構成してもよい(請求項4)。
そして、上記鼓形状の磁気車を形成する具体的構成としては、請求項3と同様、円筒形状の磁気車とその軸方向両側に切頭円錐形状の磁気車を、切頭円錐面を対向させて配置し、且つ両軸の鼓形状の磁気車は非接触状態で直角に交差配置して構成することができる(請求項5)。
【0014】
上記手段によれば、駆動軸及び従動軸に取り付けた鼓形状の磁気車の凹曲面が非接触状態で直交するため、両磁気車間の磁気作用箇所は該鼓形状の磁気車の軸上における線接触形態となる。それにより、駆動磁気車の軸叉は従動磁気車の軸の同軸上でトルクアップを構築できる。
そして、鼓形状の磁気車を円筒形状の磁気車と、その磁気車の軸方向両側に切頭円錐形状の磁気車を切頭円錐面を対向させて配置して構成した場合は、同軸上に配置した円筒形状の磁気車と左右の切頭円錐形状の磁気車の3箇所3点で、直交配置した円筒形状の磁気車と磁気作用が行われ、トルクアップを構築できる。
【0015】
更に、前記駆動軸側及び従動軸側の鼓形状の磁気車は、切頭円錐形状の磁気車を、その切頭円錐面を対向させて軸上に配置して構成し、且つ両軸の鼓形状の磁気車は非接触状態で直角に交差配置してもよい(請求項6)。即ち、切頭円錐形状の磁気車間に配置した円筒形状の磁気車を省いた形態としてもよい。
【0016】
上記手段によれば、駆動軸及び従動軸に取り付けられた同軸上の切頭円錐形状の磁気車は、それぞれ直交配置された軸上に対向配置された切頭円錐形状の磁気車と対向し、切頭円錐形状の磁気車はそれぞれ該磁気車を挟む2個の磁気車に対し各1箇所1点の磁気作用箇所を有し、従って各軸はそれぞれ4箇所4点の磁気作用箇所を有し、トルクアップを構築でき、直交軸芯間を比較的せまくすることができる。
【0017】
前記鼓形状の磁気車を構成する円筒形状の磁気車はN極とS極を交互に配置してスパイラル状に着磁し、切頭円錐形状の磁気車はN極とS極を交互に配置してスパイラル状に着磁すると共に、N極とS極との間には無着磁領域を形成する(請求項7)。
【0018】
上記手段によれば、切頭円錐形状の磁気車におけるN極とS極の交互スパイラル状の配置間には無着磁領域が区画形成されているため、対応する磁気車に対して吸着と反発が同時に作用するのを防止できる。それにより磁気車に干渉(回転を打ち消す力)の発生を防止できる。
【発明の効果】
【0019】
本発明の駆動装置は、直交する二軸(駆動軸と従動軸)に取り付けた非接触状態の磁気車同士の磁気作用箇所を同軸上に複数箇所設けたことにより、従来の磁気利用の駆動装置に比べ簡単な構成で、脱調限界を引き上げトルクアップを計ることが出来る。
そして、駆動軸や従動軸に固着する鼓形状の磁気車を、円筒形状の磁気車と切頭円錐形状の磁気車との組合せ、或いは切頭円錐形状の磁気車で構成することで、鼓形状の磁気車に近似した磁気車を簡単に構成することができる。
更に、直交する二軸上に磁気車を取り付けることでトルクアップを構築できる為、搬送装置の駆動機構として組み込む場合、従来の駆動機構と殆ど変わりなく、組み込むことが出来る。
叉、切頭円錐形状の磁気車におけるN極とS極の交互スパイラル状の配置間に無着磁領域が区画形成することで、対応する磁気車に対して吸着と反発が同時に作用するのを防止できる。それにより磁気車に干渉(回転を打ち消す力)の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明に係る駆動装置は、適宜駆動手段により駆動回転される駆動軸に対し従動軸が直角に交差配置され、且つ駆動軸から従動軸への動力伝達を、磁力を利用した非接触の動力伝達機構で行う駆動装置において、前記駆動軸及び従動軸に、それぞれN極とS極を交互にスパイラル状に着磁形成した駆動磁気車と従動磁気車を取り付け、一方の磁気車から他方の磁気車への磁気作用箇所を前記磁気車を取り付けた軸の同軸上において、複数箇所に設けたことを特徴とする。即ち、駆動磁気車を取り付けた駆動軸叉は従動磁気車を取り付けた従動軸以外に、磁気車を取り付ける軸を配置することなく、前記駆動軸叉は従動軸に、複数の磁気作用箇所が生じるように磁気車を構成する。
以下に、その具体的構成について実施例に基づき説明する。
【実施例1】
【0021】
図1乃至図2は、従動軸に取り付けた円筒形状の従動磁気車に対して、駆動軸上に取り付けた非接触状態の駆動磁気車の3箇所3点で磁気作用が生じ、動力伝達する駆動装置を示し、図中、1は駆動軸、2は前記駆動軸1と直角に交差配置された従動軸、3は前記駆動軸1に嵌合固着した駆動磁気車、4は前記従動軸2に嵌合固着した従動磁気車である。
【0022】
駆動軸1に嵌合固着する駆動磁気車3は、円筒形状の磁気車3aとその磁気車の軸方向両側に配置した切頭円錐形状の磁気車3b,3cとで構成され、切頭円錐形状の磁気車3b,3cは切頭円錐面を対向させて、円筒形状の磁気車3aを挟んで配置されている。
叉、磁気車3aの両側に配置する磁気車3b,3cの切頭側の外径は、磁気車3aの外径と略同径とし、それにより円筒形状の磁気車3aと、その左右両側に位置する切頭円錐形状の磁気車3b,3cの外周面とで略鼓形状の形態をなすように構成される。
【0023】
上記駆動磁気車3を構成する磁気車3aは、永久磁石で短筒状に形成され、その外周面にN極とS極が交互にスパイラル状に着磁されて構成されている。尚、磁気車3aの磁極とピッチは、対向配置する従動磁気車4の磁極、ピッチに対応して設定する。
【0024】
上記駆動磁気車3を構成する磁気車3b,3cは、前記磁気車3aと同様、永久磁石で切頭円錐形状に形成され、その切頭円錐面に、図3の着磁展開図に示すようにN極とS極が交互に配置してスパイラル状に着磁されて構成されている。
そして、スパイラル状に着磁されるN極とS極と着磁帯の間には同図に示されるように無着磁領域6が形成され、それにより各相の磁気影響(干渉)を少なくしてある。尚、図示する切頭円錐形状の磁気車3b、3cの着磁形態は、6極スパイラル着磁(90°右ねじれ)を示す。
上記の如く構成した磁気車3a〜3cは駆動軸1に対して直接嵌合固着してもよいし、磁気車3a〜3cを合成樹脂製の取付環5に嵌着固定し、その取付環5を駆動軸1に嵌合固定してもよい。
【0025】
前記駆動磁気車3に対し非接触状態で直交配置する従動磁気車4は、駆動磁気車3を構成する磁気車3aと同様、永久磁石で短筒状に形成され、その外周面にN極とS極が交互にスパイラル状に着磁されて構成されている。そして、従動磁気車4の外径は前記した駆動磁気車3を構成する磁気車3a,3b,3cの外周面と微小間隙を区画する径としてある。尚、図示する円筒形状の従動磁気車4の着磁形態は、12極スパイラル着磁を示す。
そして、この従動磁気車4は、従動軸2に直接嵌合固着しても、或いは従動磁気車4を合成樹脂製の取付環7に嵌合固着し、その取付環7を従動軸2に嵌合固着するなど何れでもよいものである。尚、磁気車の固定方法は従来からの採用されている固定方法の何れを採用してもよく、叉、前記取付環5、7は、合成樹脂製に限られるものではない。
【0026】
上記の如く構成した駆動装置においては、駆動軸1に固着した駆動磁気車3を構成する円筒形状の磁気車3aとその軸方向両側に配置して切頭円錐形状の磁気車3b,3cは、直交配置した従動軸2の従動磁気車4と磁気作用を生じる。例えば、図示の場合、従動磁気車4の軸芯を通る垂直線上に対向位置する円筒形状の磁気車3aとは従動磁気車4のN極に対し磁気車3aのS極が対応し、磁気車3b,3cは従動磁気車4のS極に対しそれぞれN極が対応して磁気作用を生じる。それにより、駆動磁気車3から従動磁気車4への動力伝達は駆動軸1上の3箇所3点で行われ、その結果、従来の駆動装置における1箇所1点の磁気作用による動力伝達に比べ、脱調限界を高くし、トルクアップを計ることができる。
【実施例2】
【0027】
図4乃至図5は、駆動軸1に固着される駆動磁気車8と、従動軸2に固着される従動磁気車9を、それぞれ鼓形状とし、その両磁気車8、9の凹曲面を非接触状態で直角に交差配置した駆動装置である。
そして、鼓形状の磁気車8、9は前示実施例1における従動磁気車4と同様、円筒形状の磁気車8a、9aと、その軸方向両側に切頭円錐形状の磁気車8b,8c、9b,9cを、切頭円錐面を対向させて配置した構成により構成されている。
即ち、前示実施例1における従動磁気車4を、前示実施例1における駆動磁気車3と同様の構成とし、これを非接触状態で直角に交差配置したものである。叉、駆動磁気車8と従動磁気車9を構成する円筒形状の磁気車8a、9a、切頭円錐形状の磁気車8b,8c、9b,9cはそれぞれ同径に形成されている。
【0028】
更に、上記駆動磁気車8と従動磁気車9を構成する円筒形状の磁気車8a、9a、切頭円錐形状の磁気車8b,8c、9b,9cの着磁形態は、前示実施例1における駆動磁気車3を構成する円筒形状の磁気車3a、切頭円錐形状の磁気車3b,3cの着磁形態と同様に構成されている。
【0029】
上記の如く構成した駆動装置においては、駆動軸1に固着した駆動磁気車8を構成する円筒形状の磁気車8aは従動軸2に固着した従動磁気車9を構成する円筒形状の磁気車9aと磁気作用を生じ、磁気車8aの軸方向両側に配置した切頭円錐形状の磁気車8b,8cは、それぞれ従動磁気車9における円筒形状の磁気車9aの軸方向両側に配置した切頭円錐形状の磁気車9b,9cと磁気作用を生じる。即ち、駆動磁気車8の切頭円錐形状の磁気車8bと8cは、略直径線上に位置する二つの極がそれぞれ切頭円錐形状の磁気車9b,9cと同時に磁気作用を生じる。それにより、駆動軸1の駆動磁気車8と従動軸2の従動磁気車9は5箇所5点で磁気作用が行われる。その結果、従来の駆動装置における1箇所1点の磁気作用による動力伝達に比べ、脱調限界を高くし、トルクアップを計ることができる。
【実施例3】
【0030】
図6乃至図7は、駆動軸1に固着される駆動磁気車10と、従動軸2に固着される従動磁気車11を、それぞれ鼓形状とし、その両磁気車10、11は、切頭円錐形状の磁気車をその切頭円錐面を対向させて軸上に配置して構成し、その駆動磁気車10と従動磁気車11の凹曲面を非接触状態で直角に交差配置した駆動装置である。
即ち、前示実施例2における駆動磁気車8、従動磁気車9の構成から円筒形状の磁気車8a、9aを取り除いた構成のものである。叉、駆動磁気車10と従動磁気車11を構成する切頭円錐形状の磁気車10a,10b、11a,11bはそれぞれ同径に形成されている。
【0031】
更に、上記駆動磁気車10と従動磁気車11を構成する切頭円錐形状の磁気車10a,10b、11a,11bの着磁形態は、前示実施例2における駆動磁気車8、従動磁気車9を構成する切頭円錐形状の磁気車8b,8c、9b,9cの着磁形態と同様に構成されている。
【0032】
上記の如く構成した駆動装置においては、駆動軸1に固着した駆動磁気車10を構成する切頭円錐形状の磁気車10a,10bは、それぞれ従動磁気車11の切頭円錐形状の磁気車11a,11bと磁気作用を生じる。即ち、駆動磁気車10の切頭円錐形状の磁気車10aと10bは、略直径線上に位置する二つの極がそれぞれ切頭円錐形状の磁気車11a,11bと同時に磁気作用を生じる。それにより、駆動軸1の駆動磁気車10と従動軸2の従動磁気車11は4箇所4点で磁気作用が行われる。その結果、従来の駆動装置における1箇所1点の磁気作用による動力伝達に比べ、脱調限界を高くし、トルクアップを計ることができる。
【0033】
図8は、前示実施例1で示した駆動装置の変形例で、駆動軸1の駆動磁気車3’を構成する円筒形状の磁気車3a’と切頭円錐形状の磁気車3b’、3c’の外周面を、従動軸2の円筒形状の従動磁気車4の外周面と一定の間隔をおいて対応するように凹曲面としたものである。この構成により、より鼓形状に近似した形状に構成することができる。叉、前記3個の磁気車3a’,3b’,3c’を一体に形成してもよいものである。尚、切頭円錐形状の磁気車において、N極とS極の着磁帯の間に無着磁領域6を形成することは同じである。
【0034】
上記した実施例1乃至実施例3における鼓形状の磁気車は、何れも円筒形状の磁気車とその両側に配置した切頭円錐形状の磁気車の3部材で構成した例であるが、切頭円錐形状の磁気車は両側に配置することなく、片側にのみ配置してもよい。
叉、本発明に係る駆動装置は直交する二軸間の動力伝達で、1本の駆動軸から1本の従動軸への動力伝達でも、或いは1本の駆動軸から複数本(多数本)の従動軸への動力伝達の何れにも利用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明の駆動装置は、磁力利用の駆動装置が有する効果に加えて、高トルク、高速回転が達成できる為、クリーンルーム内での重量物や大型基板を搬送するローラコンベヤ等の搬送装置として有効である。即ち、駆動軸上に駆動磁気車を等間隔で配置し、その駆動磁気車上に位置させて従動軸を直交配置し、各従動軸にローラを取り付けてローラコンベヤを構成する。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明に係る駆動装置の実施例1を示し、(a)は正面図、(b)は駆動軸における一方の切頭円錐形状の磁気車を外して見た側面図、(c)は平面図。
【図2】同斜視図。
【図3】切頭円錐形状の磁気車に施す磁極の着磁展開図。
【図4】駆動装置の実施例2を示し、(a)は従動軸における一方の切頭円錐形状の磁気車を外して見た正面図、(b)は駆動軸における一方の切頭円錐形状の磁気車を外して見た側面図、(c)は平面図。
【図5】同斜視図。
【図6】駆動装置の実施例3を示し、(a)は従動軸における一方の切頭円錐形状の磁気車を外して見た正面図、(b)は駆動軸における一方の切頭円錐形状の磁気車を外して見た側面図、(c)は平面図。
【図7】同斜視図。
【図8】実施例1における駆動磁気車の変形例を示す正面図。
【符号の説明】
【0037】
1…駆動軸 2…従動軸
3、8、10…駆動磁気車 4、9、11…従動磁気車
3a、4、8a、9a…円筒形状の磁気車
3b,3c…切頭円錐形状の磁気車
8b,8c、9b,9c…切頭円錐形状の磁気車
10a,10b、11a,11b…切頭円錐形状の磁気車

【特許請求の範囲】
【請求項1】
適宜駆動手段により駆動回転される駆動軸に対し従動軸が直角に交差配置され、且つ駆動軸から従動軸への動力伝達を、磁力を利用した非接触の動力伝達機構で行う駆動装置において、
前記駆動軸及び従動軸に、それぞれN極とS極を交互にスパイラル状に着磁形成した磁気車を取り付け、一方の磁気車から他方の磁気車への磁気作用箇所を同軸上、複数箇所に設けたことを特徴とする駆動装置。
【請求項2】
前記駆動軸側の磁気車を鼓形状とし、他方、従動軸側の磁気車を前記鼓形状の磁気車の凹曲面内に嵌入する円筒形状とすると共に、両磁気車は非接触状態で接近配置したことを特徴とする請求項1記載の駆動装置。
【請求項3】
前記駆動軸側の鼓形状の磁気車を、円筒形状の磁気車とその軸方向両側に切頭円錐形状の磁気車を、切頭円錐面を対向させて配置して構成したことを特徴とする請求項2記載の駆動装置。
【請求項4】
前記駆動軸側及び従動軸側の磁気車をそれぞれ鼓形状とし、その両磁気車の凹曲面を非接触状態で直角に交差配置したことを特徴とする請求項1記載の駆動装置。
【請求項5】
前記駆動軸側及び従動軸側の鼓形状の磁気車を、円筒形状の磁気車とその軸方向両側に切頭円錐形状の磁気車を、切頭円錐面を対向させて配置して構成し、且つ両軸の鼓形状の磁気車は非接触状態で直角に交差配置したことを特徴とする請求項4記載の駆動装置。
【請求項6】
前記駆動軸側及び従動軸側の鼓形状の磁気車を、切頭円錐形状の磁気車を、その切頭円錐面を対向させて軸上に配置して構成し、且つ両軸の鼓形状の磁気車は非接触状態で直角に交差配置したことを特徴とする請求項4記載の駆動装置。
【請求項7】
前記鼓形状の磁気車を構成する円筒形状の磁気車はN極とS極が交互に位置してスパイラル状に着磁され、切頭円錐形状の磁気車はN極とS極が交互に位置してスパイラル状に着磁されると共に、N極とS極との間には無着磁領域が形成されていることを特徴とする請求項3叉は5叉は6記載の駆動装置。

【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】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2006−129664(P2006−129664A)
【公開日】平成18年5月18日(2006.5.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−317976(P2004−317976)
【出願日】平成16年11月1日(2004.11.1)
【出願人】(391019289)マルヤス機械株式会社 (32)
【Fターム(参考)】