(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】取付ベースに支持された駆動側円筒磁石１４２と、駆動側円筒磁石１４２の軸方向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従動側被軸受部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がヨーク部、駆動側被軸受部、駆動軸締結要素１４４ｃ、駆動軸が貫通する貫通孔とを一体に有しており、駆動側被軸受部及び従動側被軸受部が、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】
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、前記駆動側円筒磁石の軸方向に直交する向きに配置された従動軸締結要素と一体に形成された従動側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駆動軸の回転トルクを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が磁性材料からなる取付ベースによって支持されており、前記取付ベースが、前記駆動側円筒磁石のヨークとして機能するヨーク部と、軸承される駆動側被軸受部と、前記駆動軸を固定する駆動軸締結要素と、前記駆動軸が貫通する貫通孔とを一体に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】
前記駆動側被軸受部及び前記従動側被軸受部が、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、前記従動側被軸受部の内側に従動軸が挿入される有底の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が複数個連結され、各磁気式動力伝達装置の前記貫通孔に一本の駆動軸を貫通させ、前記駆動軸締結要素により駆動軸を前記取付ベースに固設する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、歯車同士を直接噛み合わせて動力を伝達させているため、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極交互に固着した円筒状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極交互に固着した円盤状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、駆動軸同士を連結するための締結手段が別途必要となり、部品点数の増加や製造コスト上昇の原因となっていた。
【０００６】
さらに、磁気式動力伝達装置と被駆動装置の従動軸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と被駆動装置との距離が長くなり、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、締結手段を別途要す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】
請求項１に係る発明は、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、前記駆動側円筒磁石の軸方向に直交する向きに配置された従動軸締結要素と一体に形成された従動側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
反発力を利用して駆動軸の回転トルクを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が磁性材料からなる取付ベースによって支持されており、前記取付ベースが、前記駆動側円筒磁石のヨークとして機能するヨーク部と、軸承される駆動側被軸受部と、前記駆動軸を固定する駆動軸締結要素と、前記駆動軸が貫通する貫通孔とを一体に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、駆動側被軸受部及び従動側被軸受部が、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、前記従動側被軸受部の内側に従動軸が挿入される有底の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に記載された磁気式動力伝動装置が複数個連結され、各磁気式動力伝達装置の貫通孔に一本の駆動軸を貫通させ、前記駆動軸締結要素により駆動軸を前記取付ベースに固設することにより、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Ｎ極、Ｓ極交互に配置した磁極とそれら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、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、前記駆動側円筒磁石の軸方向に直交する向きに配置された従動軸締結要素と一体に形成された従動側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駆動軸の回転トルクを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が磁性材料からなる取付ベースによって支持されており、前記取付ベースが、前記駆動側円筒磁石のヨークとして機能するヨーク部と、軸承される駆動側被軸受部と、前記駆動軸を固定する駆動軸締結要素と、前記駆動軸が貫通する貫通孔とを一体に有していることによって、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を一本の駆動軸で簡単に連結することができる。
【００１４】
また、従動軸締結要素と従動側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、全体の装置構成が小型化される。さらに、取付ベースが磁性材料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。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に相乗して、駆動側被軸受部及び従動側被軸受部が、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、前記従動側被軸受部の内側に従動軸が挿入される有底のガイド部を有していることによって、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従動側被軸受部により、筐体板内で軸承されているので、装置の小型化が図られると共に、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。
【００１６】
さらに、従動側被軸受部の内側に従動軸が挿入される有底のガイド部を設けたことにより、従動軸を従動軸締結要素で締結するだけでなく、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。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、請求項２に係る複数の磁気式動力伝達装置の貫通孔に一本の駆動軸を貫通させ、駆動軸締結要素により駆動軸を各磁気式動力伝達装置の取付ベースに固設することにより、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、駆動側円筒磁石と従動側円盤磁石は、２枚の筐体板によってモジュール化されているため、駆動軸が長くなっても駆動側円筒磁石と従動側円盤磁石の空隙のバラツキを小さくすることができる。さらに、モジュール化により、駆動側円筒磁石と従動側円盤磁石の空隙の調整が完了しているので、機器に組み込む際に空隙の調整を行う必要がなく、単に駆動軸及び従動軸を締結するだけで良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施の形態を実施例１に基づき、図１乃至図５を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
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を矢視II方向から見たときの斜視図である。図３は、図２に示した磁気式動力伝達装置１００を矢視III方向から見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１
４２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。
【００２０】
実施例１の磁気式動力伝達装置１００は、図２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、図４に示すようにヨークを兼ねる磁性材料、例えば、鉄からなる取付ベース１４４に固着されている。この取付ベース１４４は、駆動側円筒磁石１４２のヨークとして機能するヨーク部１４４ａと、筐体板１２２の内部で軸受１４８によって軸承される駆動側被軸受部１４４ｂと、駆動軸を固定する駆動軸締結要素１４４ｃと、駆動軸が貫通するとともに取付ベース１４４の軸芯と駆動軸の軸芯とを一致させるガイド部を兼ねた貫通孔１４４ｄとが一体に形成されている。
【００２１】
そして、取付ベース１４４の駆動側被軸受部１４４ｂ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。駆動側被軸受部１４４ｂが２つの軸受１４８によって軸承されることにより、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。
【００２２】
また、駆動側円筒磁石１４２のヨークを兼ねる取付ベース１４４と一体に構成された駆動軸締結要素１４４ｃが従動側円盤磁石１５０の磁石が存在していない中央部に近接するため、従動側円盤磁石１５０から駆動軸締結要素１４４ｃに及ぼされる磁気的吸引力の影響が低減されている。ここで、駆動軸締結要素１４４ｃの形式は、特に限定されるわけではないが、本実施例では、後述する従動軸締結要素１３０と同様な、スリ割式クランプを用いている。
【００２３】
一方、図２及び図４に示すように駆動側円筒磁石１４２の軸方向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。
【００２４】
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従動側被軸受部１３１に固着されており、この従動側被軸受部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。従動側被軸受部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。
【００２５】
従動軸締結要素１３０は、図１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、従動軸が嵌合する有底のガイド部１３２が内設された従動側被軸受部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、その従動側被軸受部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。
【００２６】
また、図４に示すように、従動側被軸受部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従動側被軸受部固設用の凹部１５２ａに嵌合されているので、従動側被軸受部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と従動側被軸受部１３１の外周面が、軸受１３４の内輪１３４ａの外側面と固着していると共に、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。
【００２７】
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、磁気的吸引力又は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。
【００２８】
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】
【００２９】
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６に示すように従動側の筐体板２２４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。なお、駆動軸締結要素としても従動軸締結要素と同様にスリ割り式クランプ及び２分割式クランプを用いることができる。
【実施例３】
【００３０】
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７乃至図９に基づき説明する。
【００３１】
図７は、実施例１の磁気式動力伝達装置１００を３連結して、１本の駆動軸１４０により、連動させた磁気式動力伝達装置２００を示す斜視図である。図８は、図７に示した磁気式動力伝達装置２００を矢視VIIIの方向から見たときの上面図である。図９は、図７に示した磁気式動力伝達装置２００をIX−IX線で切断した時の断面図を示している。
【００３２】
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を貫く１本の駆動軸１４０を単に取付ベース１４４の貫通孔１４４ｄに貫通させて駆動軸締結要素１４４ｃを締めることによって、別途、カップリング等の締結手段を要することなく全ての従動軸締結要素１３０において等しいトルクを得ることができる。
【００３３】
また、図９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を貫通孔１４４ｄに貫通させるとともに、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】
【００３４】
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ホイールコンベヤ３００を構成した使用方法について図１０に基づき説明する。図１０は、実施例１で示した磁気式動力伝達装置１００を離間配置し、１本の長い駆動軸３４０により各磁気式動力伝達装置１００とを連結するとともに、従動側締結要素１３０には、ホイール３６２が離間配置された従動軸３６０を連結したホイールコンベヤ３００の一部を示している。参照符号Ｍを付した部材は、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１００は、駆動軸締結要素１４４ｃと従動軸締結要素１３０がモジュール化されているので、単に駆動軸３４０を取付ベースの貫通孔に貫通させて駆動軸締結要素１４４ｃで締結する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。
ここで使用する駆動軸３４０は、長すぎると装置を組み立てる時の作業性が低下するので、例えば、１ｍぐらいの駆動軸３４０を用いて、複数の磁気式動力伝達装置１００を連結した後に、別の駆動軸３４０とカップリングで連結して行くことが好ましい。
【００３５】
本実施例によれば、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、図１０に示したように、例えば、ホイールコンベヤ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。
【００３６】
図１０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３４０を磁気式動力
伝達装置１００に貫通させることによって、従動軸３６０の間隔を長くして連結しているが、実施例３で示したように磁気式動力伝達装置１００を連結して一本の駆動軸を貫通させることによって、ホイール３６２が離間配置された従動軸３６０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】
【００３７】
【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を矢視II方向から見た斜視図。
【図３】図２に示した磁気式動力伝達装置を矢視III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】実施例２の磁気式動力伝達装置。
【図７】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８】図７に示した磁気式動力伝達装置を矢視VIII方向から見たときの正面図。
【図９】図７に示した磁気式動力伝達装置をIX−IX線で切断した時の断面図。
【図１０】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】
【００３８】
１００、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  ・・・  従動側被軸受部
１３１ａ  ・・・（従動側被軸受部の）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、３４０  ・・・  駆動軸
１４２  ・・・  駆動側円筒磁石
１４４  ・・・  取付ベース
１４４ａ  ・・・  ヨーク部
１４４ｂ  ・・・  駆動側被軸受部
１４４ｃ  ・・・  駆動軸締結要素
１４４ｄ  ・・・  貫通孔
１４８  ・・・（駆動軸側の）軸受
１５０  ・・・  従動側円盤磁石
１５２  ・・・  支持部材
１５２ａ  ・・・（従動側被軸受部固設用の）凹部
３００  ・・・  ホイールコンベヤ
２６０、３６０  ・・・  従動軸
３６２  ・・・  ホイール
Ｍ  ・・・  搬送物
【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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