(57)【要約】【課題】非接触のマグネットを磁気伝達により動作させるものでありながら、マグネット直進体の直進方向及び直進速度を制御可能にして、直進動作用途への適用性を高めることができ、しかも、回転及び直進からなる複合動作や、回転又は直進の選択動作を要求する機構にも対応できる磁気伝達機構を提供する。【解決手段】モータ２により回転駆動されるマグネット回転体３と、該マグネット回転体３の接線方向に沿って直進移動自在に設けられるマグネット直進体４と、該マグネット直進体４を、その直進方向両端側に設けられ、同極対向による反発磁力をもって中立位置に保持する固定マグネット５とを備えると共に、マグネット回転体３の外周面をＳ極とＮ極とが周方向に交互に連続形成される多極磁石で構成し、マグネット回転体３の回転方向及び回転速度に応じた磁気変化をマグネット直進体４に伝達して、マグネット直進体４の直進方向及び直進速度を制御する。【選択図】図１
2008075796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触のマグネットを磁気伝達により動作させる磁気伝達機構であって、モータにより回転駆動されるマグネット回転体と、該マグネット回転体の接線方向に沿って直進移動自在に設けられるマグネット直進体と、該マグネット直進体の直進方向両端側に設けられ、同極対向による反発磁力をもって前記マグネット直進体を中立位置方向に反動させる固定マグネットとを備えると共に、前記マグネット回転体の外周面をＳ極とＮ極とが周方向に交互に連続形成される多極磁石で構成し、前記マグネット回転体の回転方向及び回転速度に応じた磁気変化を前記マグネット直進体に伝達して、当該マグネット直進体の直進方向及び直進速度を制御することを特徴とする磁気伝達機構。
【請求項２】
一の前記マグネット回転体に対して複数の前記マグネット直進体を設け、これらのマグネット直進体を、一の前記マグネット回転体の回転駆動に応じて同方向又は異方向に直進移動させることを特徴とする請求項１記載の磁気伝達機構。
【請求項３】
前記マグネット直進体によって直進動作体を直進動作させつつ、前記マグネット回転体によって回転動作体を回転動作させることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気伝達機構。
【請求項４】
前記直進動作体は、保持した容器を直進微動させる微動テーブルであり、前記回転動作体は、容器の中に投入された磁性の撹拌子を磁気伝達により回転させる撹拌子回転マグネットであることを特徴とする請求項３記載の磁気伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触のマグネットを磁気伝達により動作させる磁気伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁力により駆動伝達を行うものとしては、特許文献１に開示されたものの如く、同軸線上に配設される円周多極構造のインナー磁石を有するインナー部材と、前記インナー磁石とラジアル（放射状）方向に対向配置された円周多極構造のアウター磁石を有するアウター部材とを具備するラジアル型のマグネットカップリング構造や、特許文献２に開示されたものの如く、並設された回転軸に軸支して円周対向させた円盤のうち、一方を永久磁石よりなる駆動円盤とし、他方を強磁性体からなる従動円盤として、駆動円盤の磁力伝達により従動円盤を従動回転させるようにした構造のものなどが知られている。
【０００３】
つまり、前者のものにあっては、多極構造のアウター磁石とインナー磁石を凹凸嵌挿し、それぞれの周面に形成された異極同士をすべて対向させることで、周面全体のＳ−Ｎ（Ｎ−Ｓ）対極による強固な吸着磁力をもって、回転時に極ズレさせないようにしたものであり、非接触でも殆どスベリが生じることなく強力にトルクを伝達することができる利点がある。
一方、後者のものにあっては、小径の駆動円盤の周面に一般的な永久磁石を数個取付け、その磁力により強磁性体としての大径従動円盤を磁化させ、駆動円盤の回転力を従動円盤に伝達し、スベリを前提とした従動により従動円盤の回転を徐々に上げて行き、大小歯車の歯数の違いによって回転数の変換を行っている従来の伝動機構において、モータ駆動時の急始動により大小歯車の間に過大な力が作用して、伝動装置が破壊されてしまうのを防止できる利点がある。
【０００４】
また、磁気伝達により、多数の回転動作体を同時に回転動作できるようにした磁気伝達機構も提案されている（例えば、特許文献３参照）。このような磁気伝達機構によれば、例えば、医療分野の各種反応検査において、血液などの検体を５０個、１００個といった多数の単体容器（小容器）に小分けし、これらの撹拌、混合等をロット処理して行う作業工程などでは、容器数と一対の関係で配設された多数の撹拌羽根や撹拌子を一斉回動させるような機構に採用することができる。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の磁気伝達機構は、いずれも回転体から回転体へ磁気伝達を行うものであるため、用途が限定されるという問題があった。例えば、レーザ光の光路を変化させるミラーの直進移動制御機構、糸の左右送りなどを行うフックの直進移動制御機構、反応用容器を直進微動させる直進微動機構などにおいては、磁気伝達機構の適用が困難であった。
しかも、従来の磁気伝達機構は、伝達可能な動作が一種類（回転のみ）であるため、複数種類の複合的又は選択的な動作が要求される機構、例えば、反応用容器を直進微動させながら、撹拌羽根や撹拌子を回転させるような機構においては、磁気伝達機構の適用が困難であった。
【特許文献１】特開２０００−１２５５４１号公報
【特許文献２】特開２００１−２５１８４４号公報
【特許文献３】特開２００５−２３３２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、非接触のマグネットを磁気伝達により動作させるものでありながら、マグネット直進体の直進方向及び直進速度を制御可能にして、直進動作用途への適用性を高めることができ、しかも、回転及び直進からなる複合動作や、回転又は直進の選択動作を要求する機構にも対応できる磁気伝達機構の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の磁気伝達機構は、非接触のマグネットを磁気伝達により動作させる磁気伝達機構であって、モータにより回転駆動されるマグネット回転体と、該マグネット回転体の接線方向に沿って直進移動自在に設けられるマグネット直進体と、該マグネット直進体の直進方向両端側に設けられ、同極対向による反発磁力をもって前記マグネット直進体を中立位置方向に反動させる固定マグネットとを備えると共に、前記マグネット回転体の外周面をＳ極とＮ極とが周方向に交互に連続形成される多極磁石で構成し、前記マグネット回転体の回転方向及び回転速度に応じた磁気変化を前記マグネット直進体に伝達して、当該マグネット直進体の直進方向及び直進速度を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記のように構成したことにより、非接触のマグネットを磁気伝達により動作させるものでありながら、マグネット直進体の直進方向及び直進速度を自在に制御できるので、レーザ光の光路を変化させるミラーの直進移動制御機構、糸の左右送りなどを行うフックの直進移動制御機構、反応用容器を直進微動させる直進微動機構などの直進動作機構に適用することができる。しかも、マグネット回転体の回転動作をマグネット直進体の直進動作に変換しているので、両マグネットの動作を出力すれば、回転及び直進からなる複合動作や、回転又は直進の選択動作を要求する機構にも対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示する磁気伝達機構を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、磁気伝達機構の斜視図、図２は、磁気伝達機構の平面図、図３は、磁気伝達機構の正面図である。これらの図に示すように、１Ａは磁気伝達機構であって、該磁気伝達機構１Ａは、非接触のマグネットを磁気伝達により動作させる機構であって、モータ２により回転駆動されるマグネット回転体３と、該マグネット回転体３の接線方向に沿って直進移動自在に設けられるマグネット直進体４と、該マグネット直進体４の直進方向両端側に設けられる固定マグネット５とを備えて構成されている。
【００１０】
モータ２は、モータ軸２ａが上方に延出するようにベース６上に固定されている。モータ２の方式は任意であるが、回転方向、回転速度及び回転位置を高精度に制御できるステッピングモータが好ましい。このようなモータ２を用いて本発明の磁気伝達機構１Ａを構成すると、マグネット回転体３及びマグネット直進体４の動作方向、動作速度及び動作位置を任意に制御することが可能になる。
【００１１】
マグネット回転体３は、上下方向に貫通する支軸３ａを一体的に有し、該支軸３ａを、カップリング７を介してモータ軸２ａに一体的に連結することにより、モータ２の回転動作に応じてマグネット回転体３が回転駆動される。マグネット回転体３自体は、支軸３ａを中心とする円柱形状であり、その外周面は、Ｓ極とＮ極とが周方向に交互に連続形成される多極磁石で構成されている。マグネット回転体３を構成する多極磁石の極数は任意であるが、マグネット直進体４を高速で直進微動させる場合は、極数を多くすることが好ましく、また、マグネット直進体４の直進ストロークを大きくする場合は、極数を少なくすることが好ましい。
【００１２】
マグネット直進体４は、直進方向の両端にＳ極とＮ極を有する円筒形状の永久磁石で構成されており、直進ガイド８に沿って前後方向に移動自在に支持されている。マグネット直進体４の外周面は、空隙を存してマグネット回転体３の外周面と対向しており、非接触状態で磁気伝達が行われる。この空隙の大きさは、磁気伝達が可能であれば任意であるが、効率の良い磁気伝達を行うためには、可及的に小さくすることが好ましい。図１〜図３に示す磁気伝達機構１Ａでは、直進ガイド８を支持する支持体９を左右方向移動自在に構成すると共に、ベース６と支持体９との間にネジ送り機構からなる左右調整ボルト１０を介設し、該左右調整ボルト１０の回し操作により、上記空隙の大きさを微調整することができるようになっている。
【００１３】
固定マグネット５は、いずれも永久磁石からなり、直進ガイド８の両端部に固定され、同極対向による反発磁力をもってマグネット直進体４を中立位置に保持、即ち、中立位置方向に方向に反動すべく作用するようになっている。固定マグネット５とマグネット直進体４との距離は、要求されるマグネット直進体４の動作速度や直進ストロークに応じて任意に設定することができる。図１〜図３に示す磁気伝達機構１Ａでは、支持体９の前後両部に、固定マグネット５の外端位置を規定する調整ボルト１１を設け、該調整ボルト１１の回し操作により、固定マグネット５とマグネット直進体４との距離を微調整することができるようになっている。なお、前記固定マグネット５（反発磁力）に換えて、スプリングやゴム質等の弾性体ストッパを用いてマグネット直進体４を反動するようにしても良く、また、この場合にマグネット回転体３の正逆駆動制御により、マグネット直進体４を往復駆動させるようにしても良い。
【００１４】
叙述の如く構成された本発明の実施形態において、マグネット直進体４は、固定マグネット５との同極対向による反発磁力をもって直進ガイド８の中立位置に保持（中立位置方向に方向に反動）されるのであるが、モータ２によりマグネット回転体３を回転駆動させると、その磁気変化がマグネット直進体４に伝達され、マグネット直進体４が直進動作することになり、そして、マグネット回転体３の回転方向や回転速度に応じて、マグネット直進体４の直進方向や直進速度を制御することが可能になる。例えば、マグネット回転体３を高速で一方向に回転駆動させた場合は、マグネット直進体４を所定の直進ストロークをもって高速で直進微動（微小往復直進動作）させることが可能になる。
【００１５】
したがって、非接触のマグネットを磁気伝達により動作させる磁気伝達機構でありながら、マグネット直進体４の直進方向及び直進速度を自在に制御できるので、レーザ光の光路を変化させるミラーの直進移動制御機構、糸の左右送りなどを行うフックの直進移動制御機構、反応用容器を直進微動させる直進微動機構などの直進動作機構に適用することができる。しかも、マグネット回転体３の回転動作をマグネット直進体４の直進動作に変換しているので、両マグネット３、４の動作を出力すれば、回転及び直進からなる複合動作や、回転又は直進の選択動作を要求する機構にも対応できる。
【００１６】
なお、図１〜図３に示す磁気伝達機構１Ａでは、一のマグネット回転体３に大して一のマグネット直進体４を設けていたが、図４〜図６に示す磁気伝達機構１Ｂのように、一のマグネット回転体３に対して複数のマグネット直進体４を設け、これらのマグネット直進体４を、一のマグネット回転体３の回転駆動に応じて同方向又は異方向に直進移動させるようにしてもよい。このようにすると、複数の直進動作体を任意の方向に直進動作させることができ、また、同方向に直進動作する複数のマグネット直進体４で一の直進動作体を直進動作させるようにすれは、大きな直進動作力を発生することが可能になる。
【実施例１】
【００１７】
次に、本発明の磁気伝達機構をレーザ光の光路を変化させるミラーの直進移動制御機構１Ｃに応用した場合の実施例について説明する。図７は、ミラー直進移動制御機構の平面図、図８は、ミラー直進移動制御機構の縦断面図である。これらの図に示すように、ミラー直進移動制御機構１Ｃは、上方から照射されるレーザ光の光路を、そのまま下方に透過させる状態と、ミラー１２により水平方向に反射させる状態とに切換える機構であって、本発明の磁気伝達機構を用いると、直進ガイド８に対するマグネット直進体４の回動を規制し、マグネット直進体４にミラー１２を設けるだけで、ミラー直進移動制御機構１Ｃを構成することができる。なお、直進ガイド８に対するマグネット直進体４の回動は、直進ガイド８の断面形状及びマグネット直進体４のガイド孔形状を非円形とすることにより、容易に規制することができる。
【００１８】
叙述の如く構成された本実施例のミラー直進移動制御機構１Ｃでは、モータ２によりマグネット回転体３を一方向に回転駆動させると、マグネット直進体４が所定の直進ストロークをもって直進微動するので、光路が交互に切り換えられ、また、その切り換え速度は、マグネット回転体３の回転速度制御に基づいて任意に調整することが可能になる。また、マグネット直進体４の直進位置は、マグネット回転体３の回転位置に応じて変化するので、マグネット回転体３を所定の回転位置に静止させれば、選択した光路状態を維持することができる。
なお、ミラー１２に換えて複色プレート（例えば赤と青）を用い、遊戯具等の色、文字、立体物などの表示切換え可能な視覚効果を期待した表示手段として用いても良い。
【実施例２】
【００１９】
次に、本発明の磁気伝達機構を撹拌装置１Ｄに応用した場合の実施例について説明する。図９は、撹拌装置の全体構成を示す斜視図、図１０は、撹拌装置の内部構成を示す斜視図、図１１は、撹拌装置の内部構成を示す側面図、図１２は、撹拌装置の内部構成を示す正面図である。これらの図に示すように、撹拌装置１Ｄは、保持した容器（試験管）１３を直進微動（揺動）させつつ、容器１３の中に投入された磁性の撹拌子１４を磁気伝達により回転させる複合動作装置であって、本発明の磁気伝達機構を用いれば、容器１３を保持する微動（揺動）テーブル１５と、撹拌子１４を磁気伝達により回転させる撹拌子回転マグネット１６を設けるだけで、撹拌装置１Ｄを容易に構成することができる。
【００２０】
微動テーブル１５は、アルミニウムなどの非磁性体からなり、マグネット回転体３の上方で容器１３を保持する容器保持孔１５ａが形成されている。容器保持孔１５ａは、有底であってもよいが、無底であることが好ましい。このようにすると、保持した容器１３の底部を後述する撹拌子回転マグネット１６に近接させることができる。そして、本実施例では、マグネット回転体３の回転駆動に応じて同方向に直進動作する左右一対のマグネット直進体４で微動テーブル１５を支持することにより、微動テーブル１５を直進微動させる。微動テーブル１５を直進微動ストロークは任意であるが、撹拌子１４が撹拌子回転マグネット１６の磁界から外れない範囲が好ましい。例えば、２ｍｍ程度の直進微動ストロークで微動テーブル１５を直進微動させる。
【００２１】
撹拌子回転マグネット１６は、マグネット回転体３の上面に並設される異極一対の永久磁石からなり、微動テーブル１５の容器保持孔１５ａに保持された容器１３の底部と近接状に対向するようになっている。容器１３には、液体と一緒に磁性の撹拌子１４が投入され、この撹拌子１４と撹拌子回転マグネット１６との間に磁気回路を形成することにより、撹拌子１４をマグネット回転体３と一体的に磁気結合させるようになっている。
【００２２】
叙述の如く構成された本実施例の撹拌装置１Ｄでは、モータ２によりマグネット回転体３を一方向に回転駆動させると、左右一対のマグネット直進体４が同方向に直進動作し、微動テーブル１５を直進微動させる。これにより、微動テーブル１５に保持された容器１３が微動し、容器１３内の液体が撹拌される。また、マグネット回転体３が回転駆動すると、その上面に設けられる撹拌子回転マグネット１６も一体的に回転する。この撹拌子回転マグネット１６は、容器１３内に投入された磁性の撹拌子１４と、磁気回路を介して磁気結合されているので、マグネット回転体３の回転駆動に応じて撹拌子１４を容器１３内で回転させる。このようにして、容器１３を直進微動させつつ、容器１３の中に投入された磁性の撹拌子１４を磁気伝達により回転させる複合動作装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】磁気伝達機構の斜視図である。
【図２】磁気伝達機構の平面図である。
【図３】磁気伝達機構の正面図である。
【図４】磁気伝達機構の他例を示す平面図である。
【図５】磁気伝達機構の他例を示す側面図である。
【図６】磁気伝達機構の他例を示す縦断面図である。
【図７】ミラー直進移動制御機構の平面図である。
【図８】ミラー直進移動制御機構の縦断面図である。
【図９】撹拌装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１０】撹拌装置の内部構成を示す斜視図である。
【図１１】撹拌装置の内部構成を示す側面図である。
【図１２】撹拌装置の内部構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１Ａ    磁気伝達機構
１Ｂ    磁気伝達機構
１Ｃ    ミラー直進移動制御機構
１Ｄ    撹拌装置
２      モータ
２ａ    モータ軸
３      マグネット回転体
３ａ    支軸
４      マグネット直進体
５      固定マグネット
６      ベース
７      カップリング
８      直進ガイド
９      支持体
１０    左右調整ボルト
１１    調整ボルト
１２    ミラー
１３    容器
１４    撹拌子
１５    微動テーブル
１５ａ  容器保持孔
１６    撹拌子回転マグネット
【図１】
2008075796.tif 000003
【図２】
2008075796.tif 000004
【図３】
2008075796.tif 000005
【図４】
2008075796.tif 000006
【図５】
2008075796.tif 000007
【図６】
2008075796.tif 000008
【図７】
2008075796.tif 000009
【図８】
2008075796.tif 000010
【図９】
2008075796.tif 000011
【図１０】
2008075796.tif 000012
【図１１】
2008075796.tif 000013
【図１２】
2008075796.tif 000014