(57)【要約】  別々の非磁性かつ非伝導性ハウジングの中に封じ込められたロータおよびステータを含む電磁駆動装置を有するベルトコンベヤ。ロータは駆動シャフトに取り付けられる。駆動シャフトに支持された駆動ドラムまたは駆動スプロケットは、コンベヤベルトと係合する周囲駆動表面を有する。ロータは、周囲駆動表面と同軸であり、ドラムまたはスプロケット内に封じ込められるか、駆動表面から軸方向に離間されたシャフト上で収容される。ロータは伝導性ロータバーまたは永久磁石を含んでもよい。ステータは、狭い間隙を隔ててロータから離間され、および間隙を横切って移動性磁束波を発生させ、移動性磁束波が、ロータおよび周囲駆動表面にコンベヤベルトを回転かつ駆動させる。【選択図】図２
2016501800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤベルトの駆動装置であって、
軸を有する駆動シャフトと、
前記駆動シャフトに取り付けられたロータと、
前記駆動シャフトによって支持されかつ前記ロータと同軸の周囲駆動表面を有する駆動要素であって、前記周囲駆動表面がコンベヤベルトと係合するように適合された駆動要素と、
前記ロータの周りに部分的に延在する間隙を隔てて前記ロータから分離されたステータであって、係合されたコンベヤベルトを駆動するために、前記ロータと相互作用する移動性磁束波を、前記間隙を横切って発生させ、前記ロータに前記駆動シャフトおよび前記周囲駆動表面を回転させるステータと
を含む駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ロータが前記駆動要素内に閉じ込められることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の駆動装置において、前記周囲駆動表面が、前記ロータと前記ステータの間の前記間隙を通って回転することを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ステータと前記ロータの間の前記間隙が、前記周囲駆動表面と係合されたコンベヤベルトを受け入れるのにかなり十分であることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ロータが、前記周囲駆動表面の内側で前記駆動要素に沿って軸方向に延在する、円周方向に離間された電気伝導性バーを含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動装置において、前記電気伝導性バーが、駆動トルクを増大するためにスチール反応バーによって裏打ちされることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項１に記載の駆動装置において、前記周囲駆動表面が滑らかであることを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載の駆動装置において、前記周囲駆動表面が、規則的な間隔で円周方向に離間された駆動面を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１に記載の駆動装置において、前記周囲駆動表面が、非磁性および非伝導性であることを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ロータが前記駆動要素内に封じ込められることを特徴とする駆動装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の駆動装置において、前記駆動要素が、前記ロータの周りに成形されたプラスチックから作製されることを特徴とする駆動装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ステータを閉じ込める非磁性かつ非伝導性ハウジングをさらに含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ロータが、複数の円周方向に離間された磁石を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の駆動装置において、前記磁石の磁極は、前記ロータの周りで円周方向に極性が交互になることを特徴とする駆動装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の駆動装置において、前記磁石のそれぞれがハルバッハ配列であることを特徴とする駆動装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ロータが、前記周囲駆動表面の内側の電気伝導性アルミニウムシリンダであることを特徴とする駆動装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の駆動装置において、軸方向に離間されかつ前記駆動シャフトによって支持された複数の駆動要素をさらに含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ロータが前記駆動要素から軸方向に離間されることを特徴とする駆動装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の駆動装置において、前記ロータが電気伝導性ディスクであることを特徴とする駆動装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の駆動装置において、前記駆動要素から軸方向に離間されかつ前記ロータを収容する、前記駆動シャフトに取り付けられたホイールをさらに含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項２１】
前記ステータを閉じ込める非磁性かつ非伝導性ステータハウジングをさらに含む請求項１に記載の駆動装置において、前記駆動要素が非磁性かつ非伝導性であり、前記ロータを閉じ込めることを特徴とする駆動装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の駆動装置において、前記ステータが、円の弧に沿って配置された外側磁極面を有する複数の円周方向に離間された磁極を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の駆動装置において、前記移動性磁束波および前記ロータの回転を制御するために前記ステータに信号を送るモータ制御器をさらに含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項２４】
コンベヤであって
軸を有する駆動シャフトと、
前記軸の周りで前記駆動シャフトによって回転される駆動表面と、
ベルトを前進させるために前記駆動表面によって係合されるコンベヤベルトと、
非磁性かつ非伝導性材料で作製されたロータハウジングと、
前記ロータハウジング内に封じ込められかつ前記駆動シャフトに結合されたロータと、
非磁性かつ非伝導性材料で作製されたステータハウジングと、
間隙を隔てて前記ロータから離間されかつ前記ステータハウジング内に封じ込められたステータであって、前記コンベヤベルトを前進させるために、前記ロータと相互作用する移動性磁束波を、前記間隙を横切って発生させ、前記ロータに前記駆動シャフトおよび前記駆動表面を回転させるステータと
を含むことを特徴とするコンベヤ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のコンベヤにおいて、前記駆動表面が前記ロータハウジングの円筒状外側表面であることを特徴とするコンベヤ。
【請求項２６】
請求項２４に記載のコンベヤにおいて、前記コンベヤベルトが、前記ロータと前記ステータの間の間隙を通って前進することを特徴とするコンベヤ。
【請求項２７】
請求項２４に記載のコンベヤにおいて、前記ロータが、前記ロータハウジングに沿って軸方向に延在する、円周方向に離間された電気伝導性バーを含むことを特徴とするコンベヤ。
【請求項２８】
請求項２４に記載のコンベヤにおいて、前記駆動表面が、規則的な間隔で円周方向に離間された駆動面を有し、前記コンベヤベルトが、前記駆動表面の前記駆動面によって係合される駆動面を有し、前記ステータハウジングが、前記間隙と境を接する支持面を有し、前記コンベヤベルトの駆動面を、前記駆動表面からの前記コンベヤベルトの出口の少し手前で前記駆動表面の駆動面と係合させることを特徴とするコンベヤ。
【請求項２９】
請求項２４に記載のコンベヤにおいて、前記駆動表面が、前記駆動シャフト上の軸方向に離間された位置に取り付けられた複数のスプロケット上に形成されることを特徴とするコンベヤ。
【請求項３０】
請求項２４に記載のコンベヤにおいて、前記コンベヤベルトが前記ステータと前記ロータの間の前記間隙で前記駆動表面と係合せず、前記コンベヤが、前記コンベヤベルトを前記駆動表面に押し付けるべく前記コンベヤベルトに当接する支持面を有する位置制限器をさらに含むことを特徴とするコンベヤ。
【請求項３１】
請求項２４に記載のコンベヤにおいて、前記磁束波および前記ロータの回転を制御するために前記ステータに信号を送るモータ制御器をさらに含むことを特徴とするコンベヤ。
【請求項３２】
請求項３１に記載のコンベヤにおいて、前記モータ制御器が前記ステータハウジング内に閉じ込められることを特徴とするコンベヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して動力駆動式コンベヤに関し、詳細には、別々に収容されたステータおよびロータによって駆動されるベルトコンベヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤベルトは従来、減速装置、スプロケット−チェーンシステム、またはベルト−プーリシステムを介して電気モータによって回転される駆動シャフトに取り付けられたスプロケット、ドラム、またはプーリによって駆動される。これら標準的な構成要素は、破片屑および他の汚染物質に多数の隠れ場所を提供する。食品加工産業において、汚染物質および細菌に隠れ場所を提供することは問題を含んでいる。さらに、減速装置は摩滅し、給油を必要とする。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の特徴を具体化するコンベヤベルト駆動装置は、軸を有する駆動シャフトに取り付けられたロータを含む。周囲駆動表面を有する駆動要素が駆動シャフトによって支持される。周囲駆動表面は、コンベヤベルトと係合するように作られ、ロータと同軸である。ステータが、ロータの周りに部分的に延在する間隙を隔ててロータから分離される。ステータは、係合されたコンベヤベルトを駆動するために、ロータと相互作用する移動性磁束波を、間隙を横切って発生させ、ロータに駆動シャフトおよび周囲駆動表面を回転させる。
【０００４】
別の態様では、本発明の特徴を具体化するコンベヤは、その軸の周りで駆動シャフトによって回転される駆動表面を含む。コンベヤベルトは、ベルトを前進させる駆動表面によって係合される。ロータは、ロータハウジングの中に封じ込められ、駆動シャフトに結合される。ステータは、間隙を隔ててロータから離間され、ステータハウジングの中に封じ込められる。ロータハウジングおよびステータハウジングの両方は、非磁性かつ非伝導性材料から作製される。ステータは、コンベヤベルトを前進させるために、ロータと相互作用する移動性磁束波を、間隙を横切って発生させ、ロータに駆動シャフトおよび駆動表面を回転させる。
【０００５】
本発明のこれら態様および特徴、ならびにそれらの利点は、以下の記載、付随する請求項、および添付図面において、より詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１ａ】図１ａは、本発明の特徴を具体化するコンベヤベルト駆動装置で使用可能なステータの等角図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａのようなステータと、駆動ドラム中の伝導性バーロータとを使用する駆動システムの一形態の等角図である。
【図１ｃ】図１ｃは、図１ｂの駆動システムの別の形態の等角図であり、スチール反応バーが、駆動ドラム中のロータバーを裏打ちしている。
【図１ｄ】図１ｄは、エンドキャップで密閉された図１ｂの駆動システムの等角図である。
【図２】図２は、ドラムの下でハウジングの中に封じ込められかつコンベヤベルトの外側表面を圧迫する図１ａのようなステータを使用するコンベヤシステムの等角図である。
【図３】図３は、図２のようなコンベヤシステムの等角図であるが、ステータがドラムの後ろでハウジングの中に封じ込められている。
【図４】図４は、専用位置制限器を有する、図３のようなコンベヤシステムの等角図である。
【図５】図５は、図１ａのようなステータがベルト戻り経路の下でハウジングの中に取り付けられた、中心駆動式コンベヤの等角図である。
【図６】図６は、ステータハウジングが戻り経路の上に配置された、図５のようなコンベヤの等角図である。
【図７】図７は、図３のような駆動システムを有するコンベヤの等角図である。
【図８ａ】図８ａは、図２のような駆動システムであるが、ドラムの代わりにスプロケットがロータになっている駆動システムの等角図である。
【図８ｂ】図８ｂは、ロータの中に永久磁石を有する、図８ａのような駆動システムの等角図である。
【図８ｃ】図８ｃは、図８ｂのような駆動システムの等角図であり、永久磁石がハルバッハ配列で配置される。
【図９ａ】図９ａは、図８ａのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ロータおよびステータは駆動スプロケットから軸方向に離間される。
【図９ｂ】図９ｂは、図９ａのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ステータはロータを完全に囲んでいる。
【図９ｃ】図９ｃは、図９ａのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ロータは伝導性ディスクである。
【図９ｄ】図９ｄは、図９ａのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ロータは両側ステータによって駆動される伝導性シリンダである。
【図９ｅ】図９ｅは、図９ｂのスプロケット駆動システムのステータ端部の等角図であり、清掃のためそのハウジングからロータハウジングは取り外されている。
【図９ｆ】図９ｆは、伝導性ディスクロータを有する図９ｃのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、片側ステータが最小ハウジングの中に収容されている。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の特徴を具体化するベルトコンベヤ駆動装置で使用可能な湾曲した線型誘導ステータが、図１ａに示されている。ステータ１０は、固体金属片または金属薄層から構成可能なコア１２を有する。磁極１４がコアから、円の弧を画定する外側磁極面１６まで半径方向に延びる。磁極１４の周りに巻かれたコイル１８が電磁石を形成し、電磁石は交流によって通電され、磁極面１６を通して磁束波を発生させる。磁束波は磁極から磁極へ一方向または他方向に移動する。（明白にするために磁極の１つだけに巻かれたコイルが図１ａに示されている。）
【０００８】
ほとんどのモータのステータと違い、図１ａのステータ１０は、完全な３６０°の円を形成しない。代わりに、約９０°の弧にわたってのみ延在する。実際に、ステータは、従来のモータステータというよりも、むしろ湾曲した線型誘導ステータに近い。
【０００９】
図１ｂはロータ２０と関連付けられた図１ａのステータ１０を示し、ロータ２０は、規則的に離間された円周方向の間隔で、ドラム２４などの駆動要素の内側に埋設された複数のロータバー２２から構成される。ロータバー２２は、ロータの周囲に部分的に延在する間隙２６によってステータ磁極面１６から分離される。ステータ磁極からの磁束が間隙と交差し、電気伝導性ロータバー内に電流が誘導され、電気伝導性ロータバーがステータ磁場と相互作用する磁界を発生させる。結果として得られる力は、モータが回転し、ステータの移動する磁界を追跡することを引き起こす。ドラム２４は滑らかな円筒状外周表面２８を有する。規則的な間隔の外側表面の軸方向溝穴３０が、コンベヤベルトの被駆動面を駆動できる駆動面３２を形成する。あるいは、緊張した平らなベルトと摩擦係合しかつそれを駆動するために、外側駆動表面は溝穴で中断されず滑らかであってもよい。
【００１０】
図１ｃでは、ロータバー２２は、好ましくはアルミニウムまたは別の電気伝導性材料から作製され、トルク反応バー３４で裏打ちされ、トルク反応バー３４は、磁束密度および駆動力を増大するために、鋼などの鉄材料から作製可能である。（本記載および請求項を通して使用される際、用語「伝導性」および「非伝導性」は電気伝導性のことを指している。）図１ｄに示されるように、ロータは、周囲駆動表面２８とハウジングの各端部のエンドキャップ３８とによって形成されるロータハウジング３６の中に封じ込められる。ロータハウジングは、エンドキャップから外側に延びる駆動シャフト４０に取り付けられる。ロータおよび周囲駆動表面は、互いにおよび駆動シャフトの軸４２と同軸である。周囲駆動表面は、プラスチックなどの非磁性かつ非伝導性の材料から作製され、それにより、移動する磁界と干渉せず、また電流を駆動表面中に誘導させない。
【００１１】
図２は、ベルト駆動装置を示し、そのロータは図１ｄのようにロータハウジング３６の中に封じ込められている。ステータは、非磁性かつ非伝導性のステータハウジング４４の中に封じ込められている。ステータハウジングは、清掃し易い全体的に滑らかな外側表面を有する。コンベヤベルト４６は、ベルトの内側に形成された規則的に離間された歯５０の片側に沿って駆動面４８を有する。歯はドラム３６の周囲駆動表面２８の溝穴５２に受け入れられる。溝穴と境を接する駆動面３２が駆動面４８と係合し、ベルトをベルト移動方向５４に前進させる。コンベヤベルト４６は、ステータハウジング４４とロータハウジング３６の間の空隙２６を通り抜ける。ステータハウジング４４は、コンベヤベルトに対して凹状支持面４７を提供し、ベルトの駆動面４８が、ベルトのドラムからの出口地点５６の少し手前の位置でドラム３６の駆動面３２によって係合されることを保証する。このように、ステータハウジングはまた、低張力の確実駆動式コンベヤベルトの位置制限器としても機能する。
【００１２】
図３は、ロータドラム３６の後ろに取り付けられたステータハウジング５８を示す。この構成では、図２の構成と違い、ベルト４６は間隙２６を通過しない。このため、間隙はより狭くてもよく、それによりステータからの磁束とロータとの結合力が改善される。さらに、ステータハウジング５８は、コンベヤ運搬経路の延長部として形成することができる。図２および３のステータハウジング４４、５８はそれぞれ、ロータとステータの間の固定された間隙の幅を維持するために駆動シャフト４０に取り付けられたアーム６０、６１を有する。図３のステータハウジング５８はベルト４６と接触しないので、その凹面６２は位置制限器として機能できない。図３のステータハウジングの改良された形態が図４に示されており、ここで位置制限器６４はステータハウジング５８のアーム６１の遠位端に取り付けられている。位置制限器の凹状内側表面６６はベルト４６に当接し、ドラムからのベルトの出口地点５６の少し手前で、ベルトの歯５０をドラム３６の駆動面３２と係合された状態に維持する。位置制限器６４は脚部６８によってアーム６１に接続される。
【００１３】
図５および６は、図２〜４のような運搬経路の端部ではなく、戻り経路において駆動ユニットによって駆動されるコンベヤベルト４６を示す。図５では、ステータハウジング７０はドラム３６の下に取り付けられ、ここでベルトはステータとロータの間隙２６を通過する。図６では、ステータハウジング７０’はドラム３６の上に取り付けられ、ベルト４６はより狭い間隙２６’を通って前進しない。ステータハウジング７０’は運搬経路と一体であることができる。ドラムの入口の前および出口の後ろのスナバローラ７２が、ドラムの周囲のベルトラップの円周範囲を増大する。
【００１４】
図７は完全なコンベヤシステムを示し、ここでは図３のようなステータハウジング５８が運搬経路の端部に取り付けられている。モータ制御器７４が、モータ制御信号を、信号線７６を介してハウジング５８内のステータに送り、磁束波、ロータおよびドラム３６の回転、ならびにベルト速度および方向を制御する。代わりに、モータ制御器７４’を、図３に示されるようにステータハウジング５８の中に取り付けることができ、これは交流線電力の接続のみを必要とする。モータ制御器は、無線ＲＦリンク７５または他の遠隔制御手段を介して、遠隔操作および監視することができる。これによりさらにコンベヤの衛生特性が改善されるであろう。
【００１５】
駆動要素およびロータハウジングとしてドラムを使用する代わりに、図８ａ〜８ｃの電磁駆動装置は、ロータを収容するためにより狭いスプロケットホイールを使用する。図８ａでは、ロータは、駆動シャフト８２に取り付けられた非磁性および非伝導性スプロケット８０に埋設された一連の電気伝導性プレート７８を含む。スプロケットの外側周囲表面８４は、コンベヤベルト４６と係合し、それを駆動する。図１ｃの伝導性ロータバーと同様、電気伝導性プレート７８は、スチールプレートで裏打ちし、ステータとロータの間の磁気回路の磁気抵抗を低減することができる。図８ａのロータ構成において、電磁駆動装置は、図１ｂおよび１ｃの駆動装置と同様、交流誘導モータとして作動する。
【００１６】
図８ｂのスプロケット８６は、円周上で極性が外側北極Ｎと南極Ｓの間で交互になる永久磁石８８を含む。図８ｃのスプロケット９０では、磁石は、磁束をステータ磁極の方向に集中させるために、交互極性のハルバッハ配列９２として配置される。図８ｂおよび８ｃの永久磁石ロータおよびステータは、ロータ中に永久磁石を含む形態を叩き込むことができるように、永久磁石交流モータとしてまたはブラシレス直流モータとして作動可能である。
【００１７】
図９ａでは、ロータは、駆動シャフト９８に取り付けられた標準スプロケット９６から軸方向に離れたホイールの形態のロータハウジング９４の中に封じ込められる。スプロケット９６は、コンベヤベルトと係合する周囲駆動表面を有する。ステータは、埋め込まれたロータの外周の周りに部分的に延在するステータハウジング１００の中に封じ込められる。図９ｂでは、ステータハウジング１０２の中のステータは、従来式モータを形成するためにロータホイール９４を完全に囲むが、ロータおよびステータは別々のハウジングの中に封じ込められる。これら両方の例では、ロータは、図８ａのスプロケットのものと同様に電気伝導性プレートを、または図８ｂおよび８ｃのものと同様に永久磁石を含むことができる。ロータおよびステータによって形成されるモータは単一のベアリング１０３を有し、シャフト連結器および減速装置を必要としない。および、図９ｅに示されるように、ロータハウジング９４は、両方を簡単に清掃するために、ステータハウジング１０２から離れるように駆動シャフト９８に沿って摺動させることができる。
【００１８】
図９ｃでは、電磁駆動装置は、図９ａおよび９ｂのように駆動要素から軸方向に離されるが、ロータは駆動シャフト９８上に取り付けられた密封伝導性ディスク１０４である。ステータは、ディスクの外周の周りに部分的に延在するステータハウジング１０６の中に封じ込められた両側ステータとして示されている。両側ステータは、磁束とディスクロータとの結合力を改善する。しかし、図９ｆに示されるように、片側ステータを使用してディスク１０４を回転させてもよく、この際、簡単な清掃のため、最小のステータハウジング１０７が使用される。
【００１９】
図９ｄでは、ロータドラム１０８は、周囲駆動表面１１２から軸方向に外方へ延びる延長部１１０を有する。延長部の電気伝導性シリンダは、ロータの周りに部分的に延在するステータハウジング１１４の中に封じ込められた両側ステータによって発生される磁束波によって回転されるロータとして機能する。片側ロータを使用することもできる。
【００２０】
本発明をいくつかの例示的な形態を参照して記載してきたが、他の形態が可能である。例えば、スプロケットとともに示される駆動システムはドラムとともに使用可能であり、逆もまた同様である。別の例として、ロータは駆動シャフトに取り付けなくてもよく、直接接続以外の方法で駆動シャフトに結合可能である。例えば、ロータは、減速装置、スプロケット−チェーンシステム、またはベルト−プーリシステムを介して駆動シャフトに結合可能である。また、詳細に記載される全ての駆動システムは、一定幅のステータとロータの間隙を有するが、間隙の幅は一定である必要はない。例えば、湾曲したロータを、ロータと接線方向の直線ステータとともに、またはロータよりさらに大きい曲率半径と、徐々に広がる空気間隙とを有する湾曲した直線ステータとともに使用することができる。従って、これらの例が示唆するように、請求項は、詳細に記載された形態に限定されない。
【図１ａ】
2016501800.tif 000003
【図１ｂ】
2016501800.tif 000004
【図１ｃ】
2016501800.tif 000005
【図１ｄ】
2016501800.tif 000006
【図２】
2016501800.tif 000007
【図３】
2016501800.tif 000008
【図４】
2016501800.tif 000009
【図５】
2016501800.tif 000010
【図６】
2016501800.tif 000011
【図７】
2016501800.tif 000012
【図８ａ】
2016501800.tif 000013
【図８ｂ】
2016501800.tif 000014
【図８ｃ】
2016501800.tif 000015
【図９ａ】
2016501800.tif 000016
【図９ｂ】
2016501800.tif 000017
【図９ｃ】
2016501800.tif 000018
【図９ｄ】
2016501800.tif 000019
【図９ｅ】
2016501800.tif 000020
【図９ｆ】
2016501800.tif 000021
【国際調査報告】
2016501800.tif 000022
2016501800.tif 000023