(57)【要約】【課題】従動側円盤磁石と駆動側円筒磁石との間の空隙が安定しており、トルクリップルが少なく、装置レイアウトの自由度が高い磁気式動力伝達装置を提供する。【解決手段】駆動軸１４０に固着された駆動側円筒磁石１４２と、駆動軸１４０に直交する向きに配置された従動軸締結要素１３０と一体に形成された被軸受部１３１に固着された従動側円盤磁石１５０とを所定の空隙を介して駆動側円筒磁石１４２の磁極と従動側円盤磁石１５０との磁極同士が対向するように配置し、駆動側円筒磁石１４２を支持する取付ベース１４４が磁性体からなるとともに駆動軸１４０と一体に構成され、駆動軸１４０及び被軸受部１３１が、断面Ｌ字状に固着された２枚の筐体側板１２２、１２４の内部で軸承されている磁気式動力伝達装置によって、上記の課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に固着されており、磁極を軸方向にＮ極、Ｓ極交互に配置した駆動側円筒磁石と、前記駆動軸に直交する向きに配置された従動軸が嵌合する従動軸締結要素と一体に形成された被軸受部に固着されており磁極を円周方向にＮ極、Ｓ極交互に配置した従動側円盤磁石とを、所定の空隙を介して前記駆動側円筒磁石の磁極と前記従動側円盤磁石の磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記従動軸に伝達する磁気式動力伝達装置であって、
前記駆動側円筒磁石を支持する取付ベースが磁性体からなるとともに前記駆動軸と一体に構成され、前記取付ベースの駆動軸と反対側に、隣接する別の磁気式動力伝達装置の駆動軸が嵌合する軸孔を有していることを特徴とする磁気式動力伝達装置。
【請求項２】
前記駆動軸及び前記被軸受部が、断面Ｌ字状に固着された２枚の筐体板の内部でそれぞれ軸承されているとともに、前記被軸受部の内側に従動軸が挿入されるガイド部を有していることを特徴とする請求項１に記載の磁気式動力伝達装置。
【請求項３】
請求項２に記載された磁気式動力伝動装置の駆動軸の先端と、別の磁気式動力伝達装置の軸孔とを連結したことを特徴とする磁気式動力伝達装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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動力を直交している駆動軸から従動軸へと伝達する磁気式動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータで昇降装置、搬送用コンベヤ、シュレッダー等を駆動する場合、歯車やウォームギヤ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、歯車同士を噛み合わせて動力を伝達させるため、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するという課題があった。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、円筒表面上に磁極を軸方向にＮ極、Ｓ極交互に固着した磁気歯車を駆動軸側に用い、円盤表面上に磁極を円周方向にＮ極、Ｓ極交互に固着した磁気歯車を従動軸側に用いて、非接触で動力の伝達を行う磁気式動力伝達装置が知られている。この磁気式動力伝達装置は、摩耗粉等の塵埃の発生がきわめて少ないため、半導体製造工場や食品製造工場など、クリーンな環境が要求される場所での使用が期待されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３９２１３号公報（第１図）
【特許文献２】特許２６４８５６５号公報（第９図、第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１や特許文献２に開示された磁気式動力伝達装置では、従動側円盤磁石が直接従動軸によって軸支されているので、磁石の吸引力で従動側円盤磁石に偏荷重が掛かり、従動側円盤磁石が傾き、駆動側円筒磁石に接触する恐れがあった。
【０００５】
また、従動側円盤磁石と駆動側円筒磁石との間の空隙が安定せず、動力伝達効率の変動、すなわち、トルクリップルが大きいという問題があった。さらに一つの駆動源で複数の従動軸を回転させようとすると、真円度、真直度等の精度の高い長い駆動軸が必要となり、あるいは、駆動軸同士を連結する締結手段が別途必要となり製造コスト上昇の原因となっていた。
【０００６】
また、従動軸と被駆動装置とを連結するための締結手段を備えていないので、磁気式動力伝達装置と被駆動装置とを連結するカップリング等の締結手段が別途必要となり、磁気式動力伝達装置が従動軸方向に長くなり、装置レイアウトの自由度が低下するという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、従動側円盤磁石が偏荷重により傾くことがなく、従動側円盤磁石と駆動側円筒磁石との間の空隙が安定しており、トルクリップルが少なく、複数の従動軸を連動回転させるために、駆動軸を長くしたり締結手段を用いることなく対応でき、装置レイアウトの自由度が高い磁気式動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、請求項１に係る発明は、駆動軸に固着されており、磁極を軸方向にＮ極、Ｓ極交互に配置した駆動側円筒磁石と、前記駆動軸に直交する向きに配置された従動軸と嵌合する従動軸締結要素と一体に形成された被軸受部に固着されており磁極を円周方向にＮ極、Ｓ極交互に配置した従動側円盤磁石とを、所定の空隙を介して前記駆動側円筒磁石の磁
極と前記従動側円盤磁石の磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記従動軸に伝達する磁気式動力伝達装置であって、前記駆動側円筒磁石を支持する取付ベースが磁性体からなるとともに前記駆動軸と一体に構成され、前記取付ベースの駆動軸と反対側に、隣接する別の磁気式動力伝達装置の駆動軸が嵌合する軸孔を有している磁気式動力伝達装置により、前記の課題を解決するものである。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、駆動軸及び被軸受部が、断面Ｌ字状に固着された２枚の筐体板の内部でそれぞれ軸承されているとともに、前記被軸受部の内側に従動軸が挿入されるガイド部を有していることにより、前記の課題をさらに解決するものである。
【００１０】
さらに、請求項３に係る発明は、請求項２に係る磁気式動力伝動装置の駆動軸の先端と、別の磁気式動力伝達装置の軸孔とを連結することにより、前記の課題をさらに解決するものである。
【００１１】
なお、本願の請求項において、「軸承」されるとは、物を内周側で軸受けすることを、すなわち、軸受（ベアリング）で支持することを意味している。さらに、「従動側円盤磁石」は、円周方向に所定のピッチで配置されたＮ極とＳ極の磁極とそれを支持するヨークを兼ねる磁性材料で形成された支持部材の両方を含んだ広義の意味で使用している。
【００１２】
また、「所定の空隙」の記載における「所定」とは、特定の値に限定されるわけではなく、最も結合力を強くするための狭い間隔を意味しており、例えば、０．５〜１．５ｍｍ程度である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、駆動側円筒磁石を支持する取付ベースが磁性体からなるとともに、駆動軸と一体に構成され、取付ベースの駆動軸と反対側に、隣接する別の磁気式動力伝達装置の駆動軸が嵌合する軸孔を有した構成にしたことによって、別途駆動軸締結要素を要することなく、複数の磁気式動力伝達装置の駆動軸を連結することができる。また、従動軸締結要素と被軸受部を一体化したことにより、磁気式動力伝達装置を機器に設置する際に、機器側の従動軸と本装置とを直接連結することができ、装置が小型化される。さらに、取付ベースが磁性体からできていることによって、駆動側円筒磁石のヨークとして機能するため駆動側円筒磁石の磁力を効率よく利用することが可能になる。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の効果に相乗して、駆動軸及び被軸受部が、断面Ｌ字状に固着された２枚の筐体板の内部でそれぞれ軸承されており、従動側円盤磁石が従動軸の直径よりも大きい直径を有する被軸受部によって、筐体板内に軸承されているので、従動側円盤磁石が偏荷重によって傾くことが抑制され、駆動側円筒磁石に接触することが防止される。また、従動側円盤磁石と駆動側円筒磁石との空隙を安定させることができるので、トルクリップルを小さくすることが可能になる。
【００１５】
さらに、被軸受部の内側に従動軸が挿入されるガイド部を設けたことにより、被軸受部のガイド部で従動軸がガイドされるため、従動軸と従動側円盤磁石との軸芯のずれを抑制することができると共に、更なる装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、請求項２に係る複数の隣接する磁気式動力伝達装置の駆動軸と軸孔とを直接連結することにより、真円度、真直度等の精度の高い長い駆動軸を必要とすることなく、ローラコンベヤやホイールコンベヤのような搬送装置等を簡単に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態を実施例１に基づき、図１乃至図６を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、実施例１の磁気式動力伝達装置１００の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示した磁気式動力伝達装置１００を上部から見たときの上面図である。図３は、図１に示した磁気式動力伝達装置１００を矢視III方向からみたときの正面図である。図4は、図３のIV−IV線で切断した時の断面図を示している。図５は、駆動側円筒磁石１４２と従動側円盤磁石１５０の着磁パターンを示しており、（ａ）が、螺旋状パターンであり、（ｂ）が、扇状パターンである。図６は、駆動側円筒磁石１４２とそれを支持する取付ベース１４４とそれと一体に構成された駆動軸１４０を示す斜視図である。
【００１９】
実施例１の磁気式動力伝達装置１００は、図１に示すように円周方向に所定のピッチで螺旋状にＮ極とＳ極が交互に着磁された駆動側円筒磁石１４２を有している。この駆動側円筒磁石１４２は、ヨークを兼ねる磁性体、例えば、鉄からなる取付ベース１４４に固着されている。また、取付ベース１４４と駆動軸１４０とは、一体に構成されている。図６に示すように取付ベース１４４の駆動軸１４０と反対側には、駆動側円筒磁石１４２の内側に位置して、隣接する別の磁気式動力伝達装置の駆動軸１４０が嵌合する軸孔１４６を有している。
【００２０】
駆動軸１４０の先端の連結部位１４０ａは、軸孔１４６と摺動せずに係合するように、４面Ｄカット加工が施されているが、４面Ｄカット加工に限らず、スプラインやキーなどであっても構わない。さらに、連結部位１４０ａは、連結される駆動軸１４０との芯ずれを吸収させるため、軸孔１４６の内径よりも若干細く削られている。その結果、生じる連結された駆動軸１４０同士の微妙なガタつき吸収し安定させるためとガタによる発塵を外部に漏らさないために、図４に示すように軸孔１４６の外側にオイルシールやＯリングからなるシール部材１４７が設けられている。そして、駆動軸１４０は、断面Ｌ字状に固着された２枚の筐体板１２２、１２４の一方の筐体板１２２に埋設された２つの軸受１４８によって、軸承されている。２つの軸受１４８によって軸承することにより、偏荷重によって駆動軸が傾くことを防止している。ここで使用される軸受１４８の種類は、特に限定されるわけではないが、低騒音で摩擦が少ないころがり軸受を用いることが好ましい。
【００２１】
一方、駆動軸１４０に直交する向きに従動側円盤磁石１５０が配置されている。この従動側円盤磁石１５０は、ヨークを兼ねる支持部材１５２上に駆動側円筒磁石１４２と同ピッチで円周方向にＮ極とＳ極の磁極が交互に配置されている。図５に従動側円盤磁石１５０と駆動側円筒磁石１４２の着磁パターンの例を示す。（ａ）が螺旋状パターンであり、（ｂ）が扇状パターンである。いずれも、円周方向にＮ極とＳ極が交互に８個並ぶ４５度ピッチを示しているが、着磁ピッチはこれに限られることなく、例えば、円周方向に１２個の磁石が並ぶ３０度ピッチとすることも可能である。
【００２２】
従動側円盤磁石１５０のヨークを兼ねる支持部材１５２は、図４に示すように従動軸締結要素１３０と一体に形成された被軸受部１３１に固着されており、この被軸受部１３１が、断面Ｌ字状に固着された２枚の筐体板１２２、１２４の他方の筐体板１２４に埋設された軸受１３４によって、軸承されている。被軸受部１３１は、従動軸が挿入される有底のホローシャフト形状のガイド部１３２をその内部に有しているとともに、従動軸締結要素１３０側に、鍔部位１３１ａを有している。
【００２３】
従動軸締結要素１３０は、図２及び図３に示すように環状部材の一部にスリットを有しており、螺子を締めて、スリットの幅を狭めることにより従動軸を固定する、いわゆるス
リ割式クランプを用いている。このような従動軸締結要素１３０では、軸芯がずれるため、本発明では、スリットがなく、従動軸が嵌合するガイド部１３２が内設された被軸受部１３１を従動軸締結要素１３０と一体に設けることによって、軸芯のずれを防止している。しかも、その被軸受部１３１を筐体板１２４に埋設された軸受１３４によって軸承させたことで、筐体板１２４から突出する従動軸締結要素１３０の長さを短くしている。
【００２４】
また、図４に示すように、被軸受部１３１は、従動軸の太さよりも大きな外径を有しているとともに、支持部材１５２の中央に切削加工等により設けた被軸受部固設用の凹部１５２ａに嵌合されているので、被軸受部１３１と支持部材１５２の接合がきわめて安定する。しかも、鍔部１３１ａと被軸受部１３１の外周面が、軸受１３４の内輪１３４ａの外側面と固着している共に、筐体板１２４に設けられた肩止め部位１２４ａと環状の止め輪１２８によって、軸受１３４の外輪１３４ｂを筐体板１２４に固設しているので、駆動側円筒磁石１４２と従動側円盤磁石１５０との磁気的吸引力や磁気的反発力により従動側円盤磁石１５０に偏荷重が掛かったとしても、従動側円盤磁石１５０が傾いて駆動側円筒磁石１４２と接触することが防止される。
【００２５】
さらに、軸受１３４を筐体板１２４に埋設し、固定するために筐体板１２４に設けられた肩止め部位１２４ａを薄くすることによって、支持部材１５２の背面から軸受１３４までの距離を短くすることができる。その結果、磁気的吸引力や磁気的反発力によって偏荷重が掛かったとしても従動側円盤磁石１５０と駆動側円筒磁石１４２との空隙がより安定に支持される。ここで使用される軸受１３４の種類は、特に限定されるわけではないが、駆動軸側の軸受１４８と同様に低騒音で摩擦が少ないころがり軸受を用いることが好ましい。
【００２６】
また、断面Ｌ字状に固着された２枚の筐体板１２２、１２４の従動軸側の筐体板１２４には、隣接する別の磁気式動力伝達装置を連接される際に係合する位置決めピン１２６を有しており、駆動軸側の筐体板１２２には、ピン孔１２２ａが穿孔されている。
【実施例２】
【００２７】
上述した実施例１では、従動軸締結要素としてスリ割式クランプを用いているが、図７に示すように従動側の筐体板１２４より突出した従動軸締結要素２３０の円筒状部分の半分を切り欠いて、環状半円部材２３２と従動軸締結要素２３０の間に従動軸２６０を挟持して環状半円部材２３２をねじ２３３で締めていくことにより従動軸２６０を固定する、いわゆる２分割式クランプを用いている。２分割式クランプを用いることにより、ガイド部を用いることなく、従動側円盤磁石２５０と従動軸２６０の軸芯を合わせることができる。その他の点については、実施例１と同じであるので、対応する部材の参照符号の３桁目を２として、下二桁を一致させて示すに留め、詳しい説明は、割愛する。
【実施例３】
【００２８】
次に、実施例１で説明した磁気式動力伝達装置１００を連結して使用する方法について、図８乃至図１０に基づき説明する。
【００２９】
図８は、実施例１の磁気式動力伝達装置１００の駆動軸１４０を３連結した磁気式動力伝達装置２００を示す斜視図である。図９は、図８に示した磁気式動力伝達装置２００を矢視IXの方向から見たときの正面図である。図１０は、図８に示した磁気式動力伝達装置２００をX−X線で切断した時の断面図を示している。
【００３０】
連結されるそれぞれの磁気式動力伝達装置１００は、駆動側円筒磁石１４２と従動側円盤磁石１５０との空隙を調整して、モジュール構造としているため、複数の磁気式動力伝達装置１００の駆動軸１４０を単に連結するだけで全ての従動軸締結要素１３０において
一定のトルクを得ることができる。さらに、駆動軸側の締結要素と従動軸側の締結要素を装填してモジュール化しているので、複数の磁気式動力伝達装置１００を連結する際に別途、カップリング等の締結手段を要しない。
【００３１】
また、図１０に示すように、１つの磁気式動力伝達装置１００と隣接する磁気式動力伝達装置１００とは、駆動軸１４０の先端と軸孔１４６を嵌合させるとともに、位置決めピン１２６とピン孔１２２ａを嵌合させることによって簡単に且つ精度よく連結することができる。
【実施例４】
【００３２】
次に、実施例１に示した磁気式動力伝達装置が奏する効果を活用してコンベヤを構成した使用方法について図１１に基づき説明する。図１１は、実施例１で示した１つの磁気式動力伝達装置１００と、３倍程度長くした駆動軸１４１を持つ２つの磁気式動力伝達装置１１０とを連結するとともに、従動軸締結要素には、ホイール３３０が離間配置された従動軸３２０を連結したホイールコンベヤの一部を示している。参照符号Ｍは、搬送物を示している。このように本願発明の磁気式動力伝達装置は、駆動軸１４０、１４１と駆動軸の先端が嵌合する軸孔及び従動軸締結要素がモジュール化されているので、単に駆動軸１４０、１４１を軸孔に連結していくだけで各従動軸に等しい回転動力を伝達する装置を構成することができる。そのため、真円度、真直度等の精度の高い長い駆動軸を必要とすることなく、ローラコンベヤやホイールコンベヤのような搬送装置等を簡単に構成することができる。さらに、従動軸と磁気式動力伝達装置とを連結するカップリング手段を別途設ける必要がないため、例えば、搬送装置のような被駆動装置と磁気式動力伝達装置との距離を短縮することができ、装置レイアウトの自由度が高くなる。
【００３３】
図１１に示した例では、搬送物Ｍの大きさに合わせて、長い駆動軸１４１を有する磁気式動力伝達装置１１０を用いて、従動軸３２０の間隔を大きくして連結しているが、実施例２で示したように磁気式動力伝達装置１００の駆動軸１４０を隣接する磁気式動力伝達装置１００の軸孔に直接連結することによって、ホイール３３０が離間配置された従動軸３２０間の距離を短縮することも可能である。
なお、本願発明においては、駆動側を円筒磁石とし、従動側を円盤磁石としているが、駆動側を円盤磁石とし、従動側を円筒磁石としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１の磁気式動力伝達装置を示す斜視図。
【図２】図１に示した磁気式動力伝達装置の上面図。
【図３】図１に示した磁気式動力伝達装置を矢視IIIの方向から見たときの正面図。
【図４】図３のIV−IV線で切断したときの断面図。
【図５】図１に示した磁気式動力伝達装置の磁気歯車の着磁パターンを示した正面図。
【図６】駆動側円筒磁石とそれを支持する取付ベースとそれと一体に構成された駆動軸を示す斜視図。
【図７】実施例２の磁気式動力伝達装置を示す斜視図。
【図８】実施例１の磁気式動力伝達装置を３連結した磁気式動力伝達装置を示す斜視図。
【図９】図８に示した磁気式動力伝達装置を矢視IXの方向から見たときの正面図。
【図１０】図８に示した磁気式動力伝達装置をX−X線で切断した時の断面図。
【図１１】磁気式動力伝達装置を用いて構成したホイールコンベヤの一部を示した斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１００、１１０、２００  ・・・  磁気式動力伝達装置
１２２、１２４、２２２、２２４  ・・・  筐体板
１２２ａ  ・・・  ピン孔
１２４ａ  ・・・  肩止め部位
１２６、２２６  ・・・  位置決めピン
１２８  ・・・  止め輪
１３０、２３０  ・・・  従動軸連結要素
１３１  ・・・  被軸受部
１３１ａ  ・・・（被軸受部の）鍔部
１３２  ・・・  ガイド部
１３４  ・・・（従動軸側の）軸受
１３４ａ・・・（従動軸側軸受の）内輪
１３４ｂ・・・（従動軸側軸受の）外輪
１４０、１４１、２４０  ・・・  駆動軸
１４２、２４２  ・・・  駆動側円筒磁石
１４４  ・・・  取付ベース
１４６  ・・・  軸孔
１４７  ・・・  シール部材
１４８  ・・・（駆動軸側の）軸受
１５０  ・・・  従動側円盤磁石
１５２  ・・・  支持部材
１５２ａ  ・・・（被軸受部固設用の）凹部
２３２  ・・・  環状半円部
２３３  ・・・  ねじ
２６０  ・・・  従動軸
３００  ・・・  ホイールコンベヤ
３２０  ・・・  従動軸
３３０  ・・・  ホイール
【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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