(57)【要約】【課題】３次元高速回転における速度制御の精度向上を図る回転装置を提供する。【解決手段】回転装置は、第１モータ１と、第１モータにより回転される第１水平軸２と、第１水平軸に結合される外側回転枠３と、第２モータ４と、第１水平軸と反対側に設けられ、外側回転枠の一側面を貫通し、第２モータにより回転される第２水平軸５と、第２水平軸に結合され、第２水平軸に垂直な方向に板面を有する主動円板６と、第１水平軸および第２水平軸の軸芯方向とは直交方向に軸芯方向を有し、外側回転枠に設けられる直交軸７と、直交軸に結合される内側回転枠８と、直交軸に結合され、直交軸に垂直な方向に板面を有する従動円板９と、第１モータおよび第２モータの出力を個別に制御する制御装置３０と、主動円板の周端面が従動円板の板面外周部に対向した状態で、主動円板の回転力を従動円板に伝達する非接触伝達機構１０を備える。【選択図】図５
2020016284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転駆動装置と、
前記第１回転駆動装置により回転される第１水平軸と、
前記第１水平軸に結合される外側回転枠と、
第２回転駆動装置と、
前記第１水平軸と反対側に設けられ、前記外側回転枠の一側面を貫通し、前記第２回転駆動装置により回転される第２水平軸と、
前記第２水平軸に結合され、前記第２水平軸に垂直な方向に板面を有する主動円板と、
前記第１水平軸および前記第２水平軸の軸芯方向とは直交方向に軸芯方向を有し、前記外側回転枠に設けられる直交軸と、
前記直交軸に結合される内側回転枠と、
前記直交軸に結合され、前記直交軸に垂直な方向に板面を有する従動円板と、
前記第１回転駆動装置および第２回転駆動装置の出力を個別に制御する制御装置と、
前記主動円板の周端面が前記従動円板の板面外周部に非接触にて対向した状態で、前記主動円板の回転力を前記従動円板に伝達する非接触伝達機構と
を備えることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
前記非接触伝達機構は、
前記主動円板の周端面に、N極とS極とが交互になる様に配設される複数の第１磁石と、
前記従動円板の板面外周部に、N極とS極とが交互になる様に配設される複数の第２磁石と
を有することを特徴とする請求項１記載の回転装置。
【請求項３】
前記第１磁石は２４〜７２のいずれか偶数個で配設され、
前記第２磁石は２４〜７２のいずれか偶数個で配設される
ことを特徴とする請求項２記載の回転装置。
【請求項４】
前記第２磁石の径方向長さは、前記従動円板直径の０．０５〜０．１５倍である
ことを特徴とする請求項２記載の回転装置。
【請求項５】
前記第２磁石と前記従動円板との間にはバックヨークが設けられている
ことを特徴とする請求項２記載の回転装置。
【請求項６】
前記内側回転枠は前記従動円板板面に固定されている
ことを特徴とする請求項２記載の回転装置。
【請求項７】
さらに、前記内側回転枠内に容器を保持する容器保持機構を有し、
前記容器保持機構は、前記従動円板と直交し、前記従動円板直径上に形成される平面に位置する
ことを特徴とする請求項２記載の回転装置。
【請求項８】
回転駆動装置と、
前記回転駆動装置により回転される第１水平軸と、
前記第１水平軸に結合される外側回転枠と、
前記第１水平軸と反対側に設けられ、前記外側回転枠の一側面を貫通する第２水平軸と、
前記外側回転枠の一側面を貫通して前記第２水平軸に結合され、前記第２水平軸に垂直な方向に板面を有する主動円板と、
前記第１水平軸および前記第２水平軸の軸芯方向とは直交方向に軸芯方向を有し、前記外側回転枠に設けられる直交軸と、
前記直交軸に結合される内側回転枠と、
前記直交軸に結合され、前記直交軸に垂直な方向に板面を有する従動円板と、
前記回転駆動装置の出力を制御する制御装置と、
前記主動円板の周端面が前記従動円板の板面外周部に対向した状態で、前記主動円板の回転力を前記従動円板に伝達する非接触伝達機構と
を備えることを特徴とする回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撹拌や混合に用いる回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、撹拌や混合に用いる回転装置は一軸回転である。これに対し、二軸回転に係る回転装置が提案されている。
【０００３】
二軸回転に係る回転装置として、外部モータにより内部モータとともに第１軸回転させ、内部モータにより第２軸周りに容器等を回転させる装置が一般的である（例えば特許文献１）。
【０００４】
外部モータにより内部モータ自体を回転させる結果、高速回転させると、内部モータに大きな遠心力が作用し、故障の原因になる。また、内部モータ自体を回転させるには外部モータを大型化する必要がある。これにともない、多くのエネルギーを必要とし、熱損失も発生する。
【０００５】
これに対し、内部モータに換えて伝達機構を有する回転装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
特許文献２に係る回転装置は、装置本体と筺体と駆動モータと支持盤とから構成される。駆動モータの回転駆動力はプーリを介して本体装置に伝達される。
【０００７】
本体装置は、外枠と内枠（容器保持構造）と第１円板（縦置）と第２円板（横置）と第１回転軸と第２回転軸とから構成されている。
【０００８】
駆動モータの回転駆動力はプーリを介して、第１回転軸に伝達される。第１回転軸まわりに、外枠、第２回転軸が回転する。
【０００９】
第１円板周面にはゴムが配設され、第２円板下面に当接されて、伝達機構を構成する。第１円板の回転力は第２円板に伝達される。第２回転軸まわりに、第２円板および内枠が回転する。
【００１０】
これにより、容器はX軸周りおよびZ軸周り、すなわち二軸周りに回転する。これを３次元回転と呼ぶ。
【００１１】
３次元回転では、球状容器内中心では擬似無重力環境が現出される。なお、理論上、擬似無重力環境下となるのは中心のみであるが、実務上、中心付近の一定領域を擬似無重力環境下と見なすことができる。
【００１２】
このように、容器内において特別な挙動を実現できるため、均一な混合や撹拌が可能となるといった効果が期待できる。
【００１３】
さらに、伝達機構により内部モータは不要となり、小型化、軽量化、高速回転化、発熱抑制を図ることができる。
【００１４】
したがって、特許文献２に係る回転装置は、多目的に利用可能である。以下、用途例について説明する。
【００１５】
容器内に硬いセラミックス球または金属球とともに、被粉砕物を入れ、撹拌する。１軸回転のボールミルに比べてより細かく粉砕できる。
【００１６】
容器内に、水と気体を入れ、撹拌混合する。一般的なファインバブル発生装置に比べて、より微細なファインバブルを生成できる。
【００１７】
容器内に、水と空気と被洗濯物を入れ、撹拌混合する。ファインバブルが被洗濯物の汚れを除去する。
【００１８】
容器内に、食品（たとえば卵、酒など）と空気とを入れ、撹拌混合する。発泡性食品を製造できる。クリーミーな食感となる。
【００１９】
容器内に、金属粉とゲル化剤とを入れ、撹拌混合する。容器からゲル化形成体を取り出し、焼成する。ゲル化剤は焼却されて、多孔質金属を製造できる。
【００２０】
容器内に、セラミックス粉とゲル化剤とを入れ、撹拌混合する。容器からゲル化形成体を取り出し、焼成する。ゲル化剤は焼却されて、多孔質セラミックスを製造できる。
【００２１】
容器内に、溶媒と化学物質Aと化学物質Bとを入れ、撹拌混合する。疑似無重力状態により、地球上では得られなかった新規化学物質Cが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００２−３１６８９９号公報
【特許文献２】WO/2017/187550
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
特許文献２の伝達機構（当接型）は、第１円板周面配設のゴムと第２円板下面との当接によるものであり、摩擦による影響を考慮する必要がある。
【００２４】
たとえば、回転速度を増していくと、当接のスリップが発生し、速度制御の精度にかかる課題が発生する。
【００２５】
また、当接による熱損失はゼロにできない。回転速度を増していくと、発熱の影響は無視できなくなる。
【００２６】
本発明は上記課題を解決するものであり、３次元高速回転における速度制御の精度を向上させるとともに、発熱による影響を低減する回転装置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】
【００２７】
上記課題を解決する本発明の回転装置は、第１回転駆動装置と、前記第１回転駆動装置により回転される第１水平軸と、前記第１水平軸に結合される外側回転枠と、第２回転駆動装置と、前記第１水平軸と反対側に設けられ、前記外側回転枠の一側面を貫通し、前記第２回転駆動装置により回転される第２水平軸と、前記第２水平軸に結合され、前記第２水平軸に垂直な方向に板面を有する主動円板と、前記第１水平軸および前記第２水平軸の軸芯方向とは直交方向に軸芯方向を有し、前記外側回転枠に設けられる直交軸と、前記直交軸に結合される内側回転枠と、前記直交軸に結合され、前記直交軸に垂直な方向に板面を有する従動円板と、前記第１回転駆動装置および第２回転駆動装置の出力を個別に制御する制御装置と、前記主動円板の周端面が前記従動円板の板面外周部に非接触にて対向した状態で、前記主動円板の回転力を前記従動円板に伝達する非接触伝達機構とを備える。
【００２８】
非接触伝達機構では当接のスリップが発生しない。これにより、３次元高速回転における速度制御の精度を向上させることができる。
【００２９】
上記発明において、前記非接触伝達機構は、前記主動円板の周端面に、N極とS極とが交互になる様に配設される複数の第１磁石と、前記従動円板の板面外周部に、N極とS極とが交互になる様に配設される複数の第２磁石とを有する。
【００３０】
これにより、前記駆動円盤の第１磁石と前記従動円板の第２磁石が対向する形態でかつ非接触で配設させ、この磁石の吸引力及び反発力により回転力を非接触で伝達できる。
【００３１】
上記発明において、前記第１磁石は２４〜７２個のいずれか偶数個に設定され、前記第２磁石は２４〜７２個のいずれか偶数個に設定される。
【００３２】
これにより、十分なトルクと円滑な高速回転とを両立できる。
【００３３】
上記発明において、前記第２磁石の径方向長さは、前記従動円板直径の０．０５〜０．１５倍である。
【００３４】
これにより、十分なトルクと円滑な高速回転とを両立できる。
【００３５】
上記発明において、前記第２磁石と前記従動円板との間にはバックヨークが設けられている。
【００３６】
バックヨークは磁力を強化するとともに、従動円板の剛性を確保する。その結果、円板の軽量化を図ることができる。
【００３７】
上記発明において、前記内側回転枠は前記従動円板板面に固定されている。
【００３８】
これにより、従動円板の剛性を確保する。その結果、円板の軽量化を図ることができる。
【００３９】
上記発明において、さらに、前記内側回転枠内に容器を保持する容器保持機構を有し、前記容器保持機構は、主動円盤の磁石と十分な隙間を維持して、前記従動円板と直交し、前記従動円板直径上に形成される平面に位置する。
【００４０】
これにより、渦電流発生のおそれを抑制し、更なる精度向上とトルク向上を図ることができる。
【００４１】
上記課題を解決する本発明の回転装置は、回転駆動装置と、前記回転駆動装置により回転される第１水平軸と、前記第１水平軸に結合される外側回転枠と、前記第１水平軸と反対側に設けられ、前記外側回転枠の一側面を貫通する第２水平軸と、前記外側回転枠の一側面を貫通して前記第２水平軸に結合され、前記第２水平軸に垂直な方向に板面を有する主動円板と、前記第１水平軸および前記第２水平軸の軸芯方向とは直交方向に軸芯方向を有し、前記外側回転枠に設けられる直交軸と、前記直交軸に結合される内側回転枠と、前記直交軸に結合され、前記直交軸に垂直な方向に板面を有する従動円板と、前記回転駆動装置の出力を制御する制御装置と、前記主動円板の周端面が前記従動円板の板面外周部に対向した状態で、前記主動円板の回転力を前記従動円板に伝達する非接触伝達機構とを備える。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の回転装置では、３次元高速回転における速度制御の精度を向上させることができる。また、発熱による影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る回転装置の概略構成図（斜視図）
【図２】本発明に係る回転装置の概略構成図（断面図）
【図３】本発明に係る回転装置本体の詳細構成図（斜視図）
【図４】本発明に係る容器の保持構造（斜視図）
【図５】本発明に係る伝達機構の概略構成図（斜視図）
【図６】本発明に係る伝達機構の概略構成図（平面図）
【図７】本発明に係る伝達機構の詳細構成図（断面図）
【図８】本発明に係るバックヨーク構成図（斜視図）
【図９】本発明の変形例に係る回転装置本体の詳細構成図（斜視図）
【図１０】本発明の変形例に係る容器の保持構造（斜視図）
【図１１】本発明の変形例に係る概略構成図（斜視図）
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本願発明の回転装置に係る実施形態について図１〜１１に基づいて説明する。
＜回転装置基本構成＞
図１および図２は、回転装置の概略図である。図１は斜視図であり、図２は断面図である。回転装置は、装置本体と筺体と回転駆動装置であるモータ１，４と支持盤とから構成される。図３は装置本体の斜視図である。
【００４５】
装置本体は、第１水平軸２と、外側回転枠３と、第２水平軸５と、主動円板６と、直交軸７と、内側回転枠８と、従動円板９と、非接触伝達機構１０と、制御装置３０とを備える。
【００４６】
電動モータ１の出力軸はプーリを介して第１水平軸２に結合されている。また、第１水平軸２は、外側回転枠３に結合されている。すなわち、電動モータ１の駆動により、外側回転枠３は第１水平軸２回り（軸心Ｘ−Ｘラインの回り）で回転する。
【００４７】
電動モータ４の出力軸はプーリを介して第２水平軸５に結合されている。第２水平軸５は、第１水平軸２と反対側に設けられ、外側回転枠３の一側面を貫通する。第２水平軸５と外側回転枠３との間には、ボールベアリングが設けられている。また、第２水平軸５は、主動円板６に結合されている。主動円板６は第２水平軸５に垂直な方向に板面を有する。
【００４８】
すなわち、電動モータ４の駆動により、主動円板６は第２水平軸５回り（X−Xラインの回り）で回転する。一方で、第２水平軸５は外側回転枠３と縁がきれているため、電動モータ４の駆動力は外側回転枠３に直接伝達されない。
【００４９】
直交軸７，７は外側回転枠３に設けられる。直交軸７，７と外側回転枠３との間には、ボールベアリングが設けられている。直交軸７，７は、第１水平軸２および第２水平軸５の軸芯方向とは直交方向に軸芯方向を有する。また、直交軸７，７は、内側回転枠８に結合されている。
【００５０】
すなわち、内側回転枠８は外側回転枠３の内側に配置され、外側回転枠３内において直交軸７回り（Z−Zライン）に回転自在となっている。
【００５１】
さらに、直交軸７は、従動円板９に結合されている。すなわち、従動円板９の直交軸７回りの回転に伴い、内側回転枠８も直交軸７回り（Z−Zライン）で回転する。なお、内側回転枠８および従動円板９が直交軸７回りで回転しても、この回転力は外側回転枠３に直接伝達されない。
【００５２】
非接触伝達機構１０は、主動円板６の周端面が従動円板９の板面外周部に対向した状態で、主動円板６の回転力を従動円板９に伝達する。非接触伝達機構１０の詳細については図５〜７に対応する記載にて後述する。
【００５３】
図４は容器保持構造の概略斜視図である。球状容器２２は、容器保持板２１，２１を介して内側回転枠８の内部に設けられている。球状容器２２の中心は、回転装置の回転中心（すなわちX−XラインとZ−Zラインとの交点）と一致する。
【００５４】
容器保持板２１には球体容器２２サイズに対応する開口が設けられている。２枚の容器保持板２１により球体容器２２を挟み込み、容器保持板２１を内側回転枠８に取付ける。これにより、球体容器２２が保持される。
【００５５】
容器保持板２１の開口サイズを変えることにより、球体容器２２のサイズ変更に対応可能である。また、球体容器だけでなく楕円球容器や紡錘形容器などにも適用できる。
【００５６】
＜回転装置基本動作＞
制御装置３０は、電動モータ１および電動モータ４の出力を個別に制御可能である。
【００５７】
電動モータ１を駆動させると、第１水平軸２を介して、外側回転枠３はX−Xラインの回りで回転する。
【００５８】
外側回転枠３の回転に伴い、外側回転枠３に設けられた直交軸７，７もX−Xラインの回りで回転する。さらに直交軸７，７を介して内側回転枠８および従動円板９も、同様に、X−Xラインの回りで回転する。
【００５９】
電動モータ４を駆動させると、第２水平軸５を介して、主動円板６はX−Xラインの回りで回転する。
【００６０】
主動円板６と従動円板９は個別にX−Xラインの回りで回転し、回転速度差が発生する。X−Xラインの回りの回転速度差は非接触伝達機構１０を介して従動円板９に伝達され、従動円板９が直交軸７の回り（Z−Zラインの回り）で回転し、内側回転枠８もZ−Zラインの回りで回転する。
【００６１】
すなわち、内側回転枠８および球体容器２２は、X−Xラインの回りで回転するとともに、Z−Zラインの回りでも回転する。言い換えると、２軸回転（３次元回転）する。
【００６２】
球状容器２２内中心領域では擬似無重力環境が現出される。
【００６３】
＜非接触伝達機構概略＞
電動モータ１および電動モータ４の出力を個別に制御することにより、X−Xラインの回りでの回転数（回転速度）とZ−Zラインの回りでの回転数（回転速度）を個別に制御することができる。これにより、更に複雑な挙動を実現できる。
【００６４】
一方で、電動モータ１および電動モータ４の個別制御は複雑な制御になりやすい。回転速度を増していくと、接触伝達機構では当接のスリップが発生し、速度制御の精度にかかる課題が発生するおそれがある。特に、主動円板６も従動円板９もX−Xラインの回りで回転すると、接触（当接）伝達機構では当接のスリップが発生しやすい。
【００６５】
さらに、回転速度を周期的に増減させる様な複雑な制御を想定する場合、伝達が追従できず、当接スリップが発生するおそれがある。
【００６６】
この課題を見出し、課題を検討し、本願発明者は非接触伝達機構を採用した。
【００６７】
図５および図６は伝達機構の概略構成図である。図５は斜視図であり、図６は断面図である。図７は伝達機構の詳細構成図である。
【００６８】
非接触伝達機構１０は、複数の第１磁石１１と複数の第２磁石１２とから構成される。第１磁石１１と第２磁石１２との間にスペース１３が形成されている。つまり、第１磁石１１と第２磁石１２とは非接触である。
【００６９】
第１磁石１１は、主動円板６の周端面に、N極とS極とが交互になる様に複数配設される。第２磁石１２は、従動円板９の板面外周部に、N極とS極とが交互になる様に複数配設される。
【００７０】
主動円板６が回転すると、第１磁石１１も回転する。第１磁石１１のN極は、第２磁石１２のN極と反発しあい、第２磁石１２のS極と引き合おうとする。第１磁石１１のS極は、第２磁石１２のS極と反発しあい、第２磁石１２のN極と引き合おうとする。これを繰り返すことにより、主動円板６のX−Xラインの回りの回転力が従動円板９に伝達され、従動円板９はZ−Zラインの回りで回転する。
【００７１】
非接触伝達機構１０においては、当接スリップは発生しない。その結果、精度のよい速度制御が可能である。また、回転力伝達に伴い発熱しない。回転速度を周期的に増減させるような複雑な制御も可能となる。
【００７２】
＜非接触伝達機構詳細＞
本願に係る回転装置は、内側回転枠８および従動円板９をX−Xラインの回りで高速回転させることを一つの特徴とする。本願発明者が、当接型伝達機構に換えて非接触伝達機構に着目したとき、従動円板９をX−Xラインの回りで高速回転させるのに十分なトルクが得られるか否かが懸念であった。また、円滑な高速回転を実現できるか否かが懸念であった。
【００７３】
上記懸念に対し、本願発明者はいくつかの試作モデルを製作し、詳細を検討した。
【００７４】
第１磁石１１は、主動円板６の周端面に、２４〜７２個略均等に配設される。より好ましくは、３６〜６４個である。なお、試作モデルでは４８個とした。第１磁石１１の周方向幅は、主動円板６外周長と配設数よりおおよそ設定される。
【００７５】
第２磁石１２は、従動円板９の板面外周部に、２４〜７２個略均等に配設される。より好ましくは、３６〜６４個である。なお、試作モデルでは６４個とした。第２磁石１２の周方向幅は、従動円板９外周長と配設数よりおおよそ設定される。
【００７６】
磁石の数が少なすぎると、回転のスムーズさが損なわれることがわかった。磁石の数が多すぎると、十分なトルクが得られないことがわかった。
【００７７】
第１磁石１１の周方向幅と第２磁石１２の周方向幅は同等であることが好ましい。
【００７８】
第２磁石１２の径方向長さは、従動円板９直径の０．０５〜０．１５倍である。試作モデルでは、従動円板９直径２４０ｍｍに対し、第２磁石１２の径方向長さ２０ｍｍとした。第２磁石１２の径方向長さが短すぎると、充分な磁力が得られず、その結果、十分なトルクが得られない。第２磁石１２の径方向長さが長すぎると、重くなり過ぎ、従動円板９をX−Xラインの回りで高速回転させるために必要なトルクが増える。言い換えると十分なトルクが得られない。
【００７９】
第１磁石１１の奥行き方向長さと第２磁石１２の径方向長さは同等であることが好ましい。
【００８０】
なお、従動円板９はX−Xラインの回りで高速回転されるため、軽量化の検討が必要であるのに対し、主動円板６はZ−Zラインの回りで高速回転されるわけではないため、従動円板９の軽量化程の検討は必要ない。したがって、主動円板６は、周端面に第１磁石１１を配設するのに充分な厚みを有する。
【００８１】
第１磁石１１および第２磁石１２の厚さは、所定の磁力を得られる範囲で、なるべく薄い方が好ましい。試作モデルでは、厚さ３ｍｍとした。
【００８２】
上記試作モデルに係る回転装置において、十分なトルクと円滑な高速回転とを確認することができた。具体的には、１０Ｎ・ｍ程度の伝達トルクと、５００〜１０００rpmの円滑な高速回転を確認した。
【００８３】
＜従動円板の軽量性と剛性＞
従動円板９はZ−Zラインの回りに加えてX−Xラインの回りでも高速回転されるため、軽量化の検討が必要である。とくに、従動円板９には複数の第２磁石１２が配設されるため、重量が増える。これにより、更なる軽量化の検討が必要となる。
【００８４】
従動円板９は肉抜き孔１８が設けられて、軽量化が図られている。
【００８５】
一方で、軽量化により従動円板９の剛性が弱くなる。ところで、非接触伝達機構１０による速度制御精度を維持するためには、スペース１３を一定に保つ必要がある。仮に、従動円板９の変形が大きいと、スペース１３を一定に保つことが難しい。その結果、速度制御精度を維持できなくなるおそれがある。
【００８６】
上記懸念に対し、本願発明者はいくつかの試作モデルを製作し、詳細を検討した。
【００８７】
従動円板９の中央には、肉抜き孔１８，１８に挟まれるように、内側回転枠固定部１９が設けられており、内側回転枠８の一側面（底面）が固定されている。これにより、従動円板９の剛性を確保する。
【００８８】
ところで、第１磁石１１の裏面にはバックヨーク１４が設けられている。第２磁石１２の裏面にはバックヨーク１５が設けられている。バックヨーク１４，１５は透磁率の高い強磁性体であり、具体例としては炭素鋼が用いられる。これにより、磁束を集中させ、磁力を強化させている。
【００８９】
図８はバックヨークの構成図である。バックヨーク１５は平板リング状をしており、従動円板９外周部に一体として配置される。バックヨーク１５により、従動円板９の剛性を確保する。
【００９０】
なお、バックヨーク１４はリング状をしており、主動円板６の周端面に一体として配置される。
【００９１】
主動円板６および従動円板９の本体はアルミ等軽量材料を用いることができる。
【００９２】
このように、従動円板の軽量性と剛性を両立させることができる。その結果、十分なトルク、円滑な高速回転、速度制御精度といった効果が得られる。
【００９３】
なお、主動円板６または／および従動円板９を透磁率の高い強磁性体材料に形成し、バックヨークと一体化してもよい。
【００９４】
＜回転装置変形例１＞
本願発明者はいくつかの試作モデルを製作し、その一つとして、図４に示す容器保持構造を採用した。試作モデルでは、十分なトルクと精度のよい速度制御による高速回転とを確認した。一方で、更なる精度向上とトルク向上を検討した。
【００９５】
図４に示す容器保持構造における容器保持板２１は回転に伴い第１磁石１１に近づいたり遠ざかったりの動作を繰り返す。このとき剛性確保を考慮すると容器保持板２１は金属系材料が好ましい。
【００９６】
容器保持板２１が、磁束が通りやすく、電流を通し易い薄板である場合、フレミングの左手の法則に従って、容器保持板２１に渦電流が発生するおそれがある。この渦電流は、右ねじの法則に従い、第１磁石１１による地場と逆向きの磁場を発生させる。その結果、第１磁石１１の磁力を打ち消す様に作用し、精度低下やトルク低下の遠因となるおそれがある。
【００９７】
上記懸念に対し、本願発明者は図４に示す容器保持構造の改良を検討した。
【００９８】
図９は、変形例に係る回転装置本体の詳細構成図である。図１０は、変形例に対応する容器保持構造の分解斜視図である。
【００９９】
上記実施形態の内側回転枠８が箱型であるのに対し、変形例に係る内側回転枠８Aは、複数のフラットバーが剛結されて形成される。例えば、従動円板９と剛結されてZ方向に立設される２枚のフラットバーと、２枚のフラットバー頂部に剛結され従動円板９と平行に配設される１枚のフラットバーにより形成される。２枚のフラットバーは、従動円板９の直径上に位置する。また、従動円板９の一部は内側回転枠８Aの一部となっている。これにより、箱型の内側回転枠８に準ずる剛性を確保する。
【０１００】
２枚のフラットバーの略中央には結合孔が設けられている。
【０１０１】
上記実施形態の球状容器２２が容器保持板２１により保持されるのに対し、変形例ではフランジ付球状容器２３を用いる。
【０１０２】
フランジ付球状容器２３は２分割され、対向するフランジが結合することにより、一体化される。フランジは内側回転枠８Aのフラットバー結合孔に結合される。このときフランジは従動円板９の直径上に位置する。
【０１０３】
その結果、回転装置の回転に伴い第１磁石１１に近づいたり遠ざかったりする面積を低減することにより渦電流発生を抑制し、更なる精度向上とトルク向上を図ることができる。
【０１０４】
＜回転装置変形例２＞
ところで、従来の当接型伝達機構を有する回転装置において、主動円板およびこれに結合する水平軸を固定とすることにより、駆動モータを１つとすることができる。すなわち、モータ駆動により外枠が回転するとともに、従動円板が主動円板外周に沿って回転する。その際に回転力が伝達され、従動円板が中心軸まわりに回転する。
【０１０５】
２つのモータの個別制御に比べ、制御を単純化できる。また、当接スリップが発生するおそれも少なくなる。
【０１０６】
しかしながら、この変形例では、Z−Zラインの回りでの回転数（回転速度）はX−Xラインの回りでの回転数（回転速度）に比例し、個別制御ができない。
【０１０７】
図１１は、非接触伝達機構を有する回転装置における変形例である。電動モータ４がなく、第２水平軸５が固定されることにより、主動円板６も固定されている。
【０１０８】
電動モータ１を駆動させると、第１水平軸２を介して、外側回転枠３はX−Xラインの回りで回転する。
【０１０９】
外側回転枠３の回転に伴い、外側回転枠３に設けられた直交軸７，７もX−Xラインの回りで回転する。さらに直交軸７，７を介して内側回転枠８および従動円板９も、同様に、X−Xラインの回りで回転する。
【０１１０】
このとき、従動円板９は主動円板６外周に沿って回転する。X−Xラインの回りの回転力は非接触伝達機構１０を介して従動円板９に伝達され、従動円板９が直交軸７の回り（Z−Zラインの回り）で回転し、内側回転枠８もZ−Zラインの回りで回転する。
【０１１１】
内側回転枠８および球体容器２２は、X−Xラインの回りで回転するとともに、Z−Zラインの回りでも回転する。言い換えると、２軸回転（３次元回転）する。
【０１１２】
このとき、Z−Zラインの回りでの回転数（回転速度）はX−Xラインの回りでの回転数（回転速度）に比例する。回転装置作動中は、個別制御ができない。
【０１１３】
ところで、主動円板６の直径を微変更してスペース１３の距離を変えたり、主動円板６の周端面に配設される第１磁石１１のサイズや数を微変更するなど、主動円板６を取り換えることにより、非接触伝達機構１０も伝達トルクを調整できる。
【０１１４】
その結果、X−Xラインの回りでの回転数（回転速度）とZ−Zラインの回りでの回転数（回転速度）を個別に制御することができる。これにより、更に複雑な挙動を実現できる。
【０１１５】
なお、従来の当接型伝達機構を有する回転装置においては、当接が必須であるので主動円板を取り換えることができず、伝達トルクを調整することはできない。
【符号の説明】
【０１１６】
１    駆動モータ
２    第１水平軸
３    外側回転枠
４    駆動モータ                   
５    第２水平軸
６    主動円板
７    直交軸
８    内側回転枠
８A  内側回転枠
９    従動円板
１０  非接触伝達機構
１１  第１磁石
１２  第２磁石
１３  スペース
１４  バックヨーク
１５  バックヨーク
１８  肉抜き孔
１９  内側回転枠固定部
２１  容器保持板
２２  球状容器
２３  フランジ付球状容器
３０  制御装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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