(57)【要約】【課題】外部に伝達される振動を抑えたステッピングモータを用いたモータ内蔵ローラ、及び、このモータ内蔵ローラを用いた搬送装置を提供する。【解決手段】固定軸１４，１５に対して回転自在に支持されたローラ本体１０の内部にステッピングモータ２０を内蔵したモータ内蔵ローラ１において、ステッピングモータ２０の固定子２１は固定軸１４に接続され、ステッピングモータ２０の回転子２６とローラ本体１０との間には駆動力伝達部３０が設けられており、固定子２１と固定軸１４との接続部分に第１の緩衝部材４０を設けると共に、回転子２６から駆動力伝達部３０を介してローラ本体１０へ至る駆動力の伝達経路の途中に第２の緩衝部材３３を介在させた構成。【選択図】　図１
2004107019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸に対して回転自在に支承されたローラ本体の内部にステッピングモータを内蔵し、当該モータの駆動力をローラ本体に伝達することによりローラ本体が固定軸に対して回転駆動されるモータ内蔵ローラにおいて、
前記ステッピングモータの固定子は前記固定軸に接続され、前記ステッピングモータの回転子とローラ本体との間には、回転子の駆動力をローラ本体へ伝達する駆動力伝達部を配した構成とされており、前記固定子と固定軸との接続部分に第１の緩衝部材を設けると共に、前記回転子から駆動力伝達部を介してローラ本体へ至る駆動力の伝達経路の途中に第２の緩衝部材を介在させたことを特徴とするモータ内蔵ローラ。
【請求項２】
前記ステッピングモータは、略円柱形の回転子と、当該回転子の外周側に配された略円筒形の固定子とを備えたインナーロータ型のステッピングモータであることを特徴とする請求項１に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項３】
前記ステッピングモータは、略円柱形の固定子と、当該固定子の外周側に配された略円筒形の回転子とを備えたアウターロータ型のステッピングモータであることを特徴とする請求項１に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項４】
前記固定子は円柱形の中心部に中心軸を備えており、前記第１の緩衝部材は、前記中心軸を固定軸に対して軸芯を一致させつつ少なくとも回転方向へ係止して接続することを特徴とする請求項３に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項５】
前記回転子は係合部を有し、当該係合部を対応させてローラ本体に設けられた被係合部と係合させることにより、前記係合部を被係合部に対して少なくとも回転方向へ係合する駆動力伝達部を形成しており、前記第２の緩衝部材は、回転子から駆動力伝達部を形成する係合部及び被係合部を経てローラ本体へ至る駆動力の伝達経路のいずれかの部位に介在されることを特徴とする請求項３又は４に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項６】
前記ステッピングモータはユニット化されており、ローラ本体の内部に固定軸方向へ向けて着脱自在に装着可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項７】
前記第１及び第２の緩衝部材は、合成ゴム材又は合成樹脂材を成形加工して製されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項８】
前記ステッピングモータは、ＰＭ型ステッピングモータであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラを用いて構成されることを特徴とする搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ内蔵ローラ、並びに、このモータ内蔵ローラを用いた搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータ内蔵ローラは、実開平６−５６０２６号公報、特開平１１−７９３５８号公報に開示されているように、円筒状のローラ本体内にモータと減速機とを内蔵している。これらのモータ内蔵ローラは、モータの回転駆動力が減速機で減速されてローラ本体に伝達され、ローラ本体を低速高トルクで駆動する構造とされている。また、このような構造の他にも、減速機を内蔵せずにモータで直接ローラ本体を駆動するモータ内蔵ローラもある。
【０００３】
このような、モータ内蔵ローラは、複数の従動ローラと組み合わせて形成される搬送装置に駆動ローラとして使用されるものであり、ローラ本体の外部にモータを設けた駆動ローラに比べて、搬送装置の構成を簡略化することができる。
【０００４】
ところで、このようなモータ内蔵ローラでは、ブラシレスＤＣモータなどを内蔵したものが多く、モータへの通電制御とローラ本体の回転角度とが一義的に定まらないため、モータの通電制御によって被搬送物の搬送距離を直接制御することが困難であった。このため、例えば、搬送装置上で所定距離だけ被搬送物を搬送させるような場合には、搬送装置上に設けた被搬送物検知センサの検知信号によって搬送を制御する帰還制御が必須であり、モータ内蔵ローラを制御するコントローラの制御処理が複雑になる嫌いがあった。
【０００５】
そこで、ブラシレスＤＣモータなどに代えて、ステッピングモータを内蔵したモータ内蔵ローラが開発されている。ステッピングモータは、固定子へ通電する駆動パルスによって回転子を回転駆動させるもので、通電パルス数に応じて回転角度が一義的に定まる性質を有する。従って、被搬送物がローラ本体に対して滑らない限り、ステッピングモータへ通電する駆動パルスを制御するだけで、下流側の所定位置まで被搬送物を搬送することが可能であり、帰還制御が不要でコントローラの制御を著しく簡略化することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記したステッピングモータは、固定子に印加する駆動パルスを電気的に回転シフトすることにより回転子を同期させて回転駆動するため、回転子の回転駆動が不連続的になり振動が生じ易い問題があった。このため、ステッピングモータを内蔵したモータ内蔵ローラを用いる搬送装置では、特定の周波数でステッピングモータへ駆動パルスを送出して特定速度で搬送を行うと、ステッピングモータの回転に伴って生じる振動が搬送装置の躯体に共振して大きな騒音を生じるため改善が望まれていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて提案されるもので、ステッピングモータから発生する振動が外部へ伝達されることを抑制して、モータの振動に起因して発生する共振騒音を排除したモータ内蔵ローラを提供することを目的としている。
また、同時に提案される本発明は、このモータ内蔵ローラを用いて共振騒音を防止した搬送装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明者らは次の技術的手段を講じた。
則ち、請求項１に記載の発明は、固定軸に対して回転自在に支承されたローラ本体の内部にステッピングモータを内蔵し、当該モータの駆動力をローラ本体に伝達することによりローラ本体が固定軸に対して回転駆動されるモータ内蔵ローラにおいて、ステッピングモータの固定子は固定軸に接続され、ステッピングモータの回転子とローラ本体との間には、回転子の駆動力をローラ本体へ伝達する駆動力伝達部を配した構成とされており、固定子と固定軸との接続部分、及び、回転子から駆動力伝達部を介してローラ本体へ至る駆動力の伝達経路の途中に緩衝部材を介在させた構成とされている。
【０００９】
ここで、ステッピングモータでは、所定の周波数で印加されるパルス信号により、固定子に対して回転子が不連続的に駆動されるコギング（ｃｏｇｇｉｎｇ　）によって回転子の回転方向（トルク方向）へ向けて大きな振動が生じる。また、回転に応じて回転子と固定子との間に生じる交番磁界によって回転軸の方向（アキシャル方向）へ向けて振動が生じる。更に、固定子と回転子との真円度の誤差に伴う機械的な距離の変動や回転軸のずれに伴って、回転軸に対して放射方向（ラジアル方向）へ向けて振動が生じる。
【００１０】
本発明によれば、ステッピングモータの固定子と固定軸との間は第１の緩衝部材を介して接続される。また、ステッピングモータの回転子とローラ本体との間には駆動力伝達部が設けられ、駆動力の伝達経路の途中に第２の緩衝部材が介在される。
これにより、ステッピングモータは固定軸及びローラ本体に対して第１及び第２の緩衝部材でフローティングされた状態となり、ステッピングモータで発生する振動は緩衝部材で吸収減衰されて固定軸やローラ本体に伝達されることが抑制される。
従って、ステッピングモータの回転方向へ向けて生じる振動、回転軸方向へ向けて生じる振動、或いは、回転軸に対して放射方向へ向けて生じる振動を効果的に吸収減衰させることができ、モータ内蔵ローラから外部に漏れる振動を抑制して搬送装置の共振や共鳴を防止することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ内蔵ローラにおいて、ステッピングモータは、略円柱形の回転子と、当該回転子の外周側に配された略円筒形の固定子とを備えたインナーロータ型のステッピングモータである構成とされている。
インナーロータ型のステッピングモータを用いる構成では、外周側の固定子を固定軸に接続すると共に、回転子とローラ本体との間に駆動力伝達部を配し、この駆動力伝達部を介して回転子の駆動力をローラ本体へ伝達する構成を採ることができる。そして、固定子と固定軸との間、及び、回転子からローラ本体に至る駆動力の伝達経路の途中に第１及び第２の緩衝部材を介在させることにより、ステッピングモータで生じる振動を効果的に吸収減衰させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモータ内蔵ローラにおいて、ステッピングモータは、略円柱形の固定子と、当該固定子の外周側に配された略円筒形の回転子とを備えたアウターロータ型のステッピングモータである構成とされている。
アウターロータ型のステッピングモータを用いる構成では、固定子を固定軸に接続すると共に、外周側の回転子とローラ本体との間に駆動力伝達部を配し、この駆動力伝達部を介して回転子の駆動力をローラ本体へ伝達することができ、構造を簡略化することが可能である。そして、固定子と固定軸との間、及び、回転子からローラ本体に至る駆動力の伝達経路の途中に緩衝部材を介在させることにより、ステッピングモータで生じる振動を効果的に吸収減衰させることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータ内蔵ローラにおいて、固定子は円柱形の中心部に中心軸を備えており、第１の緩衝部材は、中心軸を固定軸に対して軸芯を一致させつつ少なくとも回転方向へ係止して接続する構成とされている。
【００１４】
ここで、ステッピングモータの固定子と回転子との間に作用する力について考察すると、固定子へ駆動パルスを供給して回転子を回転駆動させると、固定子も逆方向へ向けて反作用を受ける。則ち、ステッピングモータで発生する振動は、回転子と固定子との間に相対的に生じるものであり、回転子及び固定子の双方に伝達される。
【００１５】
本発明によれば、第１の緩衝部材によって中心軸は固定軸に対して少なくとも回転方向へ係止されているので、中心軸に回転方向や放射方向へ向けて生じる振動は第１の緩衝部材へ伝導される。しかし、これらの振動は第１の緩衝部材によって吸収減衰されて固定軸への伝導が低減される。
【００１６】
一方、固定子の中心軸と固定軸との軸方向への係止については、第１の緩衝部材によって固定子の中心軸を固定軸に対して軸方向に移動可能に係止する構成や、第１の緩衝部材によって固定子の中心軸を固定軸に対して軸方向に固定的に係止する構成を採ることができる。
【００１７】
第１の緩衝部材によって、中心軸を固定軸に対して軸方向に移動可能に係止する構成によれば、中心軸に軸方向へ発生する振動が直接的に固定軸に伝わることが阻止される。また、第１の緩衝部材によって、固定子の中心軸を固定軸に対して軸方向に固定的に係止する構成によれば、中心軸に軸方向へ発生する振動は第１の緩衝部材で吸収されて固定軸への伝導が抑制される。
従って、固定子の中心軸と固定軸との間に第１の緩衝部材を介在させることにより、中心軸に回転方向、放射方向及び軸方向へ生じる振動が固定軸を介してモータ内蔵ローラの外部に伝達されることを阻止することが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のモータ内蔵ローラにおいて、回転子は係合部を有し、当該係合部を対応させてローラ本体に設けられた被係合部と係合させることにより、係合部を被係合部に対して少なくとも回転方向へ係合する駆動力伝達部を形成しており、緩衝部材は、回転子から駆動力伝達部を形成する係合部及び被係合部を経てローラ本体へ至る駆動力の伝達経路のいずれかの部位に介在される構成とされている。
【００１９】
本発明によれば、駆動力伝達部を形成する回転子の係合部は、ローラ本体の被係合部に対して少なくとも回転方向へ係合しているので、回転子に生じる振動は係合部を介して被係合部に伝達される。しかし、回転子から駆動力伝達部を経てローラ本体へ至る駆動力の伝達経路の途中に第２の緩衝部材を設けるので、結果的に、回転子に回転方向や放射方向へ向けて生じる振動は第２の緩衝部材によって吸収減衰されて、ローラ本体へ伝送されることが抑制される。
【００２０】
一方、係合部と被係合部との軸方向への係合については、係合部を被係合部に対して軸方向に移動可能に係合させる構成や、係合部を被係合部に対して軸方向に固定的に係合させる構成を採ることができる。
【００２１】
係合部を被係合部に対して軸方向に移動可能に係合させる構成によれば、係合部に軸方向へ向けて生じる振動は、直接的に被係合部に伝わることが阻止される。また、係合部を被係合部に対して軸方向に固定的に係合させる構成によれば、係合部に軸方向へ向けて生じる振動は被係合部にそのまま伝達される。しかし、回転子からローラ本体へ至る駆動力の伝達経路に第２の緩衝部材が設けられるので、結果的に、回転子に生じる振動は吸収、減衰されて、ローラ本体への伝導が抑制される。
従って、回転子からローラ本体へ至る駆動力の伝達経路に第２の緩衝部材を介在させることにより、回転子に回転方向、放射方向及び軸方向へ生じる振動が駆動力伝達部を介してモータ内蔵ローラの外部に伝達されることを阻止することが可能となる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラにおいて、ステッピングモータはユニット化されており、ローラ本体の内部に固定軸方向へ向けて着脱自在に装着可能な構成とされている。
本発明によれば、トルク特性の異なるモータユニットを予め用意することにより、モータ内蔵ローラに要求されるトルクに応じたモータユニットを装着して仕様の異なるモータ内蔵ローラを容易に製することができる。また、モータユニットをローラ本体から取り外すことができるので、保守、点検を容易に行うことが可能である。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラにおいて、緩衝部材は、合成ゴム材又は合成樹脂材を成形加工して製される構成とされている。
合成ゴム材としては剛性を有しつつ適宜の弾性を備えた素材を用いることができるが、弾性、耐熱性、耐摩耗性などの面からニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ，Ｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ　ｒｕｂｂｅｒ　）などが好適である。また、合成樹脂材としては適宜の素材を用いることができるが、ポリウレタンエラストマー（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）などが好適である。尚、合成ゴムに代えて、天然ゴムを用いることも可能である。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラにおいて、モータは、ＰＭ型ステッピングモータとされている。
ステッピングモータは、概ね、ＶＲ型（Ｖａｒｉａｂｌｅ−Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ）型、ＰＭ型（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−Ｍａｇｎｅｔ）型、及び、これらＶＲ型とＰＭ型の構成を混在させたＨＢ型（Ｈｙｂｒｉｄ）型に分類される。ＰＭ型ステッピングモータは、ステップ角度が７．５度〜１５度程度のものが多く、ＶＲ型やＨＢ型に比して分解能は僅かに低い。しかし、低コストで、しかも、ＶＲ型に比してトルク特性に優れており、省コスト化を図りつつトルク特性を向上させたモータ内蔵ローラを製することができる。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ内蔵ローラを用いて構成される搬送装置である。
本発明によれば、モータ内蔵ローラから外部へ伝導される振動を低減させることができ、搬送装置の躯体が共振や共鳴を生じて騒音が発生することを効果的に防止可能である。ここで、搬送装置は、所定長の架台に多数のモータ内蔵ローラ及び従動ローラを配した一体型のものであっても良く、また、短い架台に複数のモータ内蔵ローラや従動ローラを配した搬送モジュールを複数配列して形成される搬送装置であっても良い。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は、本実施形態のモータ内蔵ローラ１の内部構造を示す断面図、図２は図１に示すモータ内蔵ローラに採用するモータの分解斜視図及び斜視図、図３はモータに装着される第１の緩衝部材、及び、当該第１の緩衝部材をモータに取り付けたモータユニットを形成する手順を示す分解斜視図、図４は図１に示すモータ内蔵ローラ１に設けられる被係合部の構造を示す分解斜視図、図５はモータユニットをローラ本体へ装着する手順を示す分解斜視図、図６は図１のモータ内蔵ローラを用いて形成された搬送装置を示す斜視図である。
【００２７】
モータ内蔵ローラ１は、図１の様に、左右から突出する固定軸１４，１５によって回転自在に支承されたローラ本体１０の内部にモータ２０を内蔵して形成され、モータ２０の回転駆動力を駆動力伝達部３０を介してローラ本体１０に伝達することにより、固定軸１４，１５に対してローラ本体１０を回転駆動するものである。本実施形態では、固定軸１４，１５は、ローラ本体１０の内部を貫通するものではなく、軸芯を一致させた状態で分離配置される別体のものである。
【００２８】
ローラ本体１０は、円筒形のローラ１１の両端開口部にキャップ１２，１３を嵌入させて形成され、内部に広い空間を有する。キャップ１２と固定軸１４との間には軸受け１６，１７が設けられると共に、キャップ１３と固定軸１５との間には軸受け４５，４７が設けられており、軸方向へ短い固定軸１４，１５によって、ローラ本体１０を安定して回転自在に支承可能な構造としている。
【００２９】
モータ２０は、ローラ本体１０の軸方向中央に位置する部位に内蔵されており、本実施形態では、アウターロータ型のステッピングモータを採用している。
モータ２０は、図１，図２（ａ）の様に、略円柱形の固定子２１と、固定子２１の外周側に配された略円筒形の回転子２６で形成され、内部の固定子２１に対して外側の回転子が回転駆動されるアウターロータ型である。
【００３０】
固定子２１は、当該固定子２１の軸方向の長さと略同一長で放射状に突出した複数のヨークに励磁コイルを巻いて形成され、固定子２１の中心部には円管状の中心軸２２が固定されている。励磁コイルの端部は固定子２１の軸方向端部でリード線２３に接続され、リード線２３は中心軸２２に設けられた開口２２ｂから中心軸２２の内部に挿入され、中心軸２２の一端から取り出されている。リード線２３が取り出される中心軸２２の端部は、軸方向へ所定長さだけ断面が小判形に成形されて軸係合部２２ａを形成している。また、固定子２１の両側から突出する中心軸２２には軸受け２４，２５が固定されている。
【００３１】
一方、回転子２６は、固定子２１を内包する円筒形であり、内周壁に沿って永久磁石２７が円筒状に取り付けられている。永久磁石２７は、軸方向に長尺の複数の永久磁石を隣接させて回転子２６の内周壁に沿って取り付けたもので、隣接する永久磁石の極性は逆極性とされている。
モータ２０は、図２（ａ）の様に、回転子２６の内部に固定子２１を挿入し、回転子２６の両端部の開口にキャップ２８，２９を装着して組み立てられる。
【００３２】
キャップ２８は、外筒２８ｂと内筒２８ｃとを有するリング形の部材であり、外筒２８ｂと内筒２８ｃとの一方の端部は閉塞され、内筒２８ｃの内部には軸方向へ貫通する開口２８ａが形成されている。
キャップ２９は、キャップ２８と同様に外筒２９ｃと内筒２９ｄを有する部材であり、内筒２９ｄの内部に開口２９ｂを有する。また、キャップ２９は、外筒２９ｃと内筒２９ｄの間の閉塞面に、軸方向外方へ向けて突出する係合爪２９ａを放射状に４個設けており、この係合爪２９ａによって係合部３５を形成している。
【００３３】
モータ２０の組み立てに際しては、回転子２６の内部に固定子２１を挿入し、回転子２６の両端開口部にキャップ２８，２９を装着する。これにより、図２（ｂ）の様に、キャップ２８の外筒２８ｂの外周壁は回転子２６の内周壁に沿って嵌入すると共に、内筒２８ｃの内周壁は軸受け２４の外周壁に沿って嵌入する。
また、キャップ２９の外筒２９ｃの外周壁は回転子２６の内周壁に沿って嵌入すると共に、内筒２９ｄの内周壁は軸受け２５の外周壁に沿って嵌入してモータ２０の組み立てが完了する。尚、本実施形態では、ローラ本体１０に対する中心軸２２のぶれを抑制するために、図２（ｂ）の様に、キャップ２９側から突出する中心軸２２に更に軸受け１８を追加して装着している。
【００３４】
次に、モータ２０の固定子２１から延出する中心軸２２と固定軸１４との接続構造を説明する。固定子２１の中心軸２２と固定軸１４とは、図３（ｂ）の様に、軸継ぎ手４３によって接続される。
軸継ぎ手４３は、図３（ａ）の様に、円柱形の第１の緩衝部材４０の軸方向両端部に中心軸２２及び固定軸１４を支える軸支部材４１，４２を嵌入させたものである。
【００３５】
軸支部材４１は円板形の外周縁に全周に渡って凹凸部４１ｂを設けた歯車形状の部材であり、中央には、モータ２０の中心軸２２に設けた軸係合部２２ａを嵌入させる係止穴４１ａが設けられている。本実施形態では係止穴４１ａに小判形を採用しているが、軸係合部２２ａの形状に合わせて他の形状を採用しても良い。また、軸支部材４２は軸支部材４１と同一の歯車形の部材であり、係止穴４２ａと凹凸部４２ｂとを有している。
ここで、固定軸１４は中心軸２２と同一外径を有する円管状の軸であり、一端から軸方向へ向けて所定長さの部位は断面が小判形に成形されて軸係合部１４ａが形成されている。
【００３６】
また、第１の緩衝部材４０は、弾性を有する合成ゴム材又は合成樹脂材を成形加工して製される円柱形の部材である。この第１の緩衝部材４０は、中央部に軸方向へ向けて貫通する開口４０ａが設けられ、軸方向両端部に軸支部材４１，４２を嵌め込む嵌入部４０ｂ，４０ｂが設けられている。本実施形態では、第１の緩衝部材４０として合成ゴム材であるニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を成形加工したものを用いているが、ポリウレタンエラストマーなどの合成樹脂材を成形加工したものを用いることも可能である。
軸継ぎ手４３は、第１の緩衝部材４０の両側に設けた嵌入部４０ｂ，４０ｂに軸支部材４１，４２を嵌め込んで形成されるもので、軸支部材４１の係止穴４１ａと、第１の緩衝部材４０の開口４０ａと、軸支部材４２の係止穴４２ａとが軸芯を一致させた状態で貫通する貫通孔４３ａが中央部に軸方向へ向けて形成される。
【００３７】
軸継ぎ手４３は、次の手順でモータ２０の中心軸２２と固定軸１４との間に介装される。まず、図３（ｂ）の様に、モータ２０の中心軸２２から延出するリード線２３を、軸継ぎ手４３の貫通孔４３ａと固定軸１４の内部を通して固定軸１４の他端側から引き出す。そして、中心軸２２の軸係合部２２ａを軸支部材４１の係止穴４１ａに挿入すると共に、固定軸１４の軸係合部１４ａを軸支部材４２の係止穴４２ａに挿入して装着される。軸継ぎ手４３を介して中心軸２２と固定軸１４とを接続すると、中心軸２２と固定軸１４との突き合わせ部分には所定の隙間が生じる。
【００３８】
このように、モータ２０の中心軸２２と固定軸１４との間に軸継ぎ手４３を介装すると、図５の様に、中心軸２２及び固定軸１４は軸芯を一致させた状態で互いに軸方向へ移動可能であり、且つ、回転方向へ係止される。則ち、中心軸２２は、固定軸１４に対して軸方向へ移動可能に回転方向へ係止される。
【００３９】
これにより、モータ２０の回転駆動に伴って、中心軸２２に軸方向へ向かう振動が生じても、この振動は軸継ぎ手４３で遮断されて固定軸１４へ伝達されることが阻止される。一方、モータ２０の回転駆動に伴って固定軸２２に回転方向及び放射方向へ向けて振動が生じると、この振動は軸支部材４１に伝達される。しかし、軸支部材４１と軸支部材４２との間に第１の緩衝部材４０が介在されているので、回転方向及び放射方向の振動は第１の緩衝部材４０で吸収減衰されて固定軸１４側へ伝達されることが阻止される。
【００４０】
本実施形態では、図３（ｂ），図５の様に、モータ２０に軸継ぎ手４３によって固定軸１４を接続して一体化したモータユニット５０を、後述するように、ローラ１１の内部に着脱自在に装着可能な構造を採用している。
【００４１】
一方、ローラ本体１０を形成するローラ１１の内部には、図４（ａ）の様に、連動部材３２、第２の緩衝部材３３及び伝達部材３４を一体化して形成される被係合部３１が設けられる。
連動部材３２は、ローラ１１の内径と略同一の外径を有する円筒形の部材であり、軸方向の一方は閉塞され、当該閉塞面の中央には開口３２ａが設けられている。また、連動部材３２の内周壁には全周に渡って凹凸部３２ｂが設けられている。
【００４２】
第２の緩衝部材３３は、弾性を有する合成ゴム材又は合成樹脂材を成形加工して製される円筒形の部材であり、連動部材３２の内部に嵌入可能な形状を有する。則ち、第２の緩衝部材３３の周部は全周に渡って連動部材３２の凹凸部３２ｂに沿うように凹凸部３３ａが形成されている。本実施形態では、第２の緩衝部材３３として、前記第１の緩衝部材４０と同様に、合成ゴム材であるニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を成形加工したものを用いている。
【００４３】
また、伝達部材３４は第２の緩衝部材３３の内部に嵌入される円筒形の部材であり、軸方向の一方は閉塞され、当該閉塞面の中央には開口３４ａが設けられている。また、外周部には全周に渡って緩衝部材３３の凹凸部３３ａの内側に沿うように凹凸部３４ｂが形成されている。また、円筒部分には略方形の被係合孔３４ｃが軸方向へ向けて貫通させて設けられ、この被係合孔３４ｃは放射状に４個配されている。
【００４４】
連動部材３２は、ローラ１１の内周壁に予め固定されており、第２の緩衝部材３３を連動部材３２の内部に嵌め込み、更に、第２の緩衝部材３３の内部に伝達部材３４を嵌め込むことにより、ローラ１１に一体化された被係合部３１が形成される。
【００４５】
このようにして、被係合部３１が設けられたローラ１１の内部には、図５の様に、キャップ１２を用いてモータユニット５０が挿入され装着される。
キャップ１２は外筒１２ｂと内筒１２ｃとを有するリング形の部材であり、軸方向一端の外筒１２ｂと内筒１２ｃとの間は閉塞され、内筒１２ｃの内部に軸方向へ貫通する開口１２ａを形成している。
【００４６】
被係合部３１が設けられたローラ１１に前記モータユニット５０を装着するには、図５の様に、モータユニット５０を軸受け１８の取り付けられた中心軸２２側からローラ１１の内部に挿入し、モータ２０の係合部３５（係合爪２９ａ）を被係合部３１（被係合孔３４ｃ）に嵌入させ、キャップ１２をローラ１１に嵌め込むことによって行われる。
キャップ１２をローラ１１に嵌め込むと、外筒１２ｂの外周壁がローラ１１の内周壁に当接すると共に、内筒１２ｃの内周壁が軸受け１６，１７の外周壁に当接する。これにより、キャップ１２はローラ１１と一体化され、固定軸１４の回りに回転自在に支承される。
【００４７】
このように、モータユニット５０をローラ１１の内部に装着すると、係合部３５を形成する係合爪２９ａが被係合部３１の被係合孔３４ｃに嵌入され、これにより、係合部３５と被係合部３１とが係合して駆動力伝達部３０が形成される。
この駆動力伝達部３０により、係合爪２９ａは被係合孔３４ｃに対して、軸方向へ僅かに移動可能に回転方向へ係合される。
【００４８】
この駆動力伝達部３０によれば、モータ２０の回転駆動に伴って回転子２６に軸方向への振動が生じても、係合爪２９ａの軸方向への振動が被係合孔３４ｃに伝達されることが阻止される。一方、モータ２０の回転駆動に伴って回転子２６に回転方向及び放射方向へ向けて振動が生じると、振動は係合爪２９ａを介して被係合孔３４ｃに伝達される。しかし、伝達部材３４と連動部材３２との間に第２の緩衝部材３３が介在されているので、回転方向及び放射方向の振動は第２の緩衝部材３３で吸収減衰されてローラ１１へ伝達されることが阻止される。
【００４９】
このように、本実施形態のモータ内蔵ローラ１によれば、モータ２０として振動の生じ易いステッピングモータを採用しているが、第１の緩衝部材４０によってモータ２０の中心軸２２と固定軸１４との間が振動的に絶縁されると共に、第２の緩衝部材３３によって、回転子２６とローラ本体１０との間が振動的に絶縁される構造である。則ち、モータ内蔵ローラ１の内部において、モータ２０を振動的にフローティング状態に保持した構造を採用している。これにより、モータ２０で生じる振動がモータ内蔵ローラ１の外部に伝導されることを効果的に阻止可能となる。
【００５０】
次に、本実施形態で示したモータ内蔵ローラ１を用いて構成した搬送装置について説明する。
ここで、本実施形態のモータ内蔵ローラ１では、図１の様に、ローラ本体１０の左方へ突出する固定軸１５は、軸受け４５，４７によってローラ本体１０を回転可能に支承しており、更に、固定軸１５は軸方向外方へ向けて付勢されつつ軸方向内方へ押し込み可能な構造を採用している。
【００５１】
則ち、固定軸１５は、軸方向内方側に軸方向へ向けて凹部１５ａを設けており、当該凹部１５ａにはボール４６とバネ４９が収納されている。また、キャップ１３には、ローラ本体１０の内方へ突出する一端が閉塞された略円筒形の保持部材４８が固定されている。そして、固定軸１５に収納されたバネ４９の他端は保持部材４８の閉塞面４８ａに当接しており、固定軸１５は軸方向外方へ向けて付勢されつつ、固定軸１５の内方側端部に設けられたフランジ部１５ｂが軸受け４７に当接して係止される構造とされている。
【００５２】
これにより、固定軸１５は、軸方向外方へ向けて付勢されつつローラ本体１０を安定して回転自在に支承することが可能であり、しかも、軸方向内方へ向けて所定長さだけ押し込むことができる構造とされている。
尚、固定軸１５の凹部１５ａに収納されるボール４６は、キャップ１３の回転に伴って保持部材４８と共に回転するバネ４９と固定軸１５との摩擦を低減させる機能を有する。
【００５３】
本実施形態のモータ内蔵ローラ１は、図６の様に、所定間隔で配されたサイドフレーム５１，５２に設けられた固定軸挿通孔（不図示）に嵌入させて装着される。このとき、例えば、サイドフレーム５２側の固定軸挿通孔にモータ内蔵ローラ１の固定軸１４をリード線と共に挿通し、固定軸１５を押し込みながらサイドフレーム５１側の固定軸挿通孔に容易に挿通することができる。
【００５４】
図６に示した搬送装置２では、隣接する複数のモータ内蔵ローラ１同士の間に４本の従動ローラ５３…を配し、これらの隣接するモータ内蔵ローラ１と従動ローラ５３との間に無端ベルト５４を巻き回した構成とされている。また、モータ内蔵ローラ１から延出するリード線２３は、サイドフレーム５２に固定されたモータコントローラ５５に接続され、当該モータコントローラ５５は配線５６で相互に接続されつつ上位コントローラ（不図示）へ接続されている。
【００５５】
この搬送装置２によれば、モータ内蔵ローラ１に内蔵するモータとしてステッピングモータを採用することにより、駆動パルスを制御するだけで、搬送速度や搬送距離を正確に調整することが可能となり、被搬送物検知センサなどを大幅に低減した簡略化された搬送システムを構築することが可能となる。
また、モータ内蔵ローラ１にステッピングモータを採用しているにも拘わらず、前記したように、外部への振動の漏れを効果的に遮断しており、搬送装置２を形成するサイドフレーム５１，５２などにモータ内蔵ローラ１の振動が伝達されて共振騒音を生じる不具合を効果的に防止することが可能である。
【００５６】
尚、図６に示した搬送装置２は、長尺のサイドフレーム５１，５２に複数のモータ内蔵ローラ１及び複数の従動ローラ５３を配した構成とした。しかし、本発明はこのような構成に限られるものではなく、例えば、短尺のサイドフレームに複数のモータ内蔵ローラ１及び従動ローラ５３を配して形成される搬送モジュールを複数配列し、各搬送モジュール毎にゾーンコントロールを行う搬送装置を構築することも可能である。
また、搬送装置２において、全てのローラをモータ内蔵ローラ１で構成することも可能である。
【００５７】
尚、以上説明した本実施形態のモータ内蔵ローラ１では、モータ２０をアウターロータ型のステッピングモータを用いた構成として説明したが、本発明はこのような構成に限らず、インナーロータ型のステッピングモータを用いた構成とすることも可能である。
また、本実施形態では、ステッピングモータ２０の回転駆動力をそのままローラ本体１０へ伝達する構成としたが、この様な構成に限らず、ステッピングモータ２０の回転駆動力を減速又は増速させてローラ本体１０へ伝達する変速機を内蔵することも可能である。
【００５８】
また、本実施形態では、軸継ぎ手４３によってモータ２０の中心軸２２を固定軸１４に対して軸方向へ移動可能に回転方向へ係止させる構造にすると共に、駆動力伝達部３０によって回転子２６をローラ１１に対して軸方向へ移動可能に回転方向へ係止させる構造を採用した。しかし、本発明はこのような構成に限られるものではなく、軸方向へ向けて生じる振動についても第１の緩衝部材４０及び第２の緩衝部材３３で吸収減衰させる構造を採用することにより、第１及び第２の緩衝部材４０，３３による接続構造を簡略化させることも可能である。
【００５９】
また、前記本実施形態において、モータ内蔵ローラ１の内部構造を組み立て手順を参照しつつ説明したが、前記組み立て手順は一例であり、組み立ての順序を限定するものではない。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、制御の簡略化を図りつつ振動の発生を抑えたステッピングモータを使用したモータ内蔵ローラを提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、インナーロータ型のステッピングモータを採用することにより、制御の簡略化を図りつつ効果的に振動を吸収減衰させるモータ内蔵ローラを提供することが可能となる。
請求項３〜５に記載の発明によれば、アウターロータ型のステッピングモータを採用することにより、制御及び構造を簡略化しつつ効果的に振動を吸収減衰させるモータ内蔵ローラを提供することが可能となる。
請求項６に記載の発明によれば、要求されるトルク特性に応じて仕様の異なるモータ内蔵ローラを容易に製造することが可能となり、メンテナンス性も向上する。
請求項７に記載の発明によれば、モータで生じる振動を緩衝部材で効果的に吸収減衰させつつ、耐久性を向上させたモータ内蔵ローラを提供できる。
請求項８に記載の発明によれば、トルク特性を向上させつつ省コスト化を図ったモータ内蔵ローラを提供できる。
請求項９に記載の発明によれば、本発明のモータ内蔵ローラを採用することにより、共振騒音を抑えた搬送装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ内蔵ローラの断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示すモータ内蔵ローラに内蔵されるモータの分解斜視図、（ｂ）は、組み立てた状態のモータの斜視図である。
【図３】（ａ）は、図１に示すモータ内蔵ローラに採用する軸継ぎ手の構造を示す分解斜視図、（ｂ）は（ａ）の軸継ぎ手を用いてモータと固定軸とを接続したモータユニットを組み立てる手順を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）は、図１に示すモータ内蔵ローラに採用する被係合部の構造を示す分解斜視図、（ｂ）はその被係合部の斜視図である。
【図５】図３（ｂ）に示したモータユニットをローラ本体に装着する手順を示す分解斜視図である。
【図６】図１に示したモータ内蔵ローラを用いた搬送装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　　モータ内蔵ローラ
２　　　搬送装置
１０　　ローラ本体
１４　　固定軸
２０　　ステッピングモータ（ＰＭ型ステッピングモータ）
２１　　固定子
２２　　中心軸
２６　　回転子
３０　　駆動力伝達部
３１　　被係合部
３３　　第２の緩衝部材
３５　　係合部
４０　　第１の緩衝部材
５０　　ユニット（モータユニット）
【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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