JP2019523196A - コンベヤのための磁気変速機 - Google Patents

Abstract

本発明は、エンドレスコンベヤのための駆動ユニットに関し、この駆動ユニットは、磁気変速機と、磁気変速機の入力軸に接続された電気モータとを備え、磁気変速機は、外側シリンダの内面に磁極として配置された複数の永久磁石を備える回転可能な外側シリンダと、複数の強磁性磁極片を備える中間円筒形要素と、内側シリンダの外面に磁極として配置された複数の永久磁石を備える内側シリンダとを備える。外側シリンダの外面は、コンベヤベルトまたはコンベヤチェーンと相互作用するように構成された駆動面を有するように構成される。本発明の利点は、コンベヤシステムのためのコンパクトで効率的な駆動ユニットが提供され、それが非接触の所定のスリップを可能としていることである。【選択図】 図１

Description

本発明は、コンベヤシステムにおいてコンベヤベルトまたはコンベヤチェーンを駆動するために使用されるコンベヤ駆動ユニットのための磁気変速機に関する。

例えば工場または製造プラントの異なるステーション間で物体を移動するために使用されるものなどの搬送装置は、通常、ベルトまたはチェーンの形態での搬送軌道を備える。搬送軌道は、垂直な側面を有する溝部内に配置され得る。あるいは、搬送軌道は、溝部またはビームの水平な上面に配置され得、またはなんらかの他の仕方で配設される場合もある。搬送対象の物体は、直接、または支持手段を介して、搬送軌道に対しスライド可能に配置される。より大きな物体は、パレットとしても知られる支持手段上で搬送されることが多く、より小さな物体は、しばしばキャリアパックと呼ばれる小型のキャリアを用いて搬送され得る。

コンベヤチェーンは、モータを備える駆動ユニットによって進められる。コンベヤチェーンは、コンベヤビーム内を通り、コンベヤビームに取り付けられたスライドレール上を走行する。コンベヤチェーンとスライドレールとは両方とも、電力消費を低減し、摩耗を低減し、また振動に起因する雑音を低減するために、低摩擦材料で作られ得る。前進方向において、すなわち、チェーンが物体を移送しているときには、上部本体の下面は、コンベヤビームの上部スライドレール上に支承されている。戻り方向において、すなわち、チェーンが上下逆さまに戻り経路内を移動するときには、コンベヤチェーンの上面は、コンベヤチェーンが滑動する支承面に支持され得る。コンベヤチェーンはまた、タブまたは突出部が設けられる場合もあり、それによってチェーンはコンベヤビームの内部スライドレール上に支承されている場合がある。

駆動ユニットは、コンベヤの端部に配置されることが多く、そこでチェーンは、コンベヤビームの底部で前進方向から戻り方向に方向を変える。コンベヤに沿って配置された中間駆動ユニットとして駆動ユニットを配置することも可能である。エンドレスチェーンが戻りチェーンを持たない場合には、水平屈曲駆動ユニットが使用される。他の種類の駆動ユニットも使用可能である。コンベヤベルトもコンベヤの一方の端部に配置された駆動ユニットによって駆動される。

最も一般的な駆動ユニットは、コンベヤの一方の端部に配置された駆動ユニットである。このような駆動ユニットは、駆動ホイールがコンベヤチェーンを駆動するときには、モータ、多くの場合にギヤ、および駆動ホイールの円周に沿って切欠きが設けられた比較的大型の駆動ホイールを備える。切欠きは半円形であり、コンベヤチェーンを前方に駆動するためにコンベヤチェーンの駆動突出部と係合する。歯付き内面を有するコンベヤベルトはまた、歯付き内面と相互作用する溝または歯を有する駆動ホイールを使用する。滑らかなコンベヤベルトは、好ましくは、駆動ホイールと駆動ベルトとの間の摩擦を増大させるために、滑らかだが粗い表面を有する駆動ホイールによって駆動される。駆動面はまた、ゴムまたはプラスチックをコーティングすることなどの摩擦増大処理で処理され得る。

駆動ユニットは通常、変速機と、好ましくは、例えば、製品が引っかかったり、コンベヤチェーンがなんらかの他の理由で停止したりした場合に、スリップを許容するための摩擦クラッチと、を備える比較的大型のモータである。モータ、変速機、およびクラッチは、通常、搬送軌道の側に配置される。変速機は、電気エンジンの比較的高い回転速度を駆動ホイールの比較的低い回転速度に変換する。同時に、駆動ホイールのトルクが、電気モータに比して増大する。

コンベヤチェーンのための他の種類の駆動ユニットも、コンベヤチェーンを係合するために異なる係合手段を有する駆動ベルトを使用する様々な解決手段と共に、知られている。

英国特許公開第２４７２０２０号明細書は、一体型磁気歯車装置を備えた電気マシンを備える半径方向に取り付けられた駆動要素を備えるドラムモータを開示している。モータは、永久磁石が高速低トルク永久磁石回転子を囲み、磁極片を備える低速高トルク回転子が、固定子と高速回転子との間に配置され出力駆動軸に接続されている、巻線形固定子を備えた固定された外側固定子ハウジングを有する。低速回転子は入力軸に接続されている。外側固定子ハウジングは固定されている。

国際公開第２０１５／１２１６４７号パンフレットは、磁極片回転子、永久磁石回転子、および固定された外側固定子を備えるシステムを開示している。

米国特許出願公開第２０１２／０１４６４４２号明細書は、永久磁石を有する内側回転子と、複数の永久磁石間の磁気的相互作用を可能にする複数の磁極片を有する外側回転子と、固定されている外側固定子と、を有する電気マシンを開示している。

複数のチェーンリンクを備えるエンドレスコンベヤチェーンのための駆動ユニットを改良する余地がある。

したがって、本発明の目的は、磁気変速機を有する改良型の駆動ユニットを提供することである。さらなる目的は、所定のスリップが可能である改良型の駆動ユニットを提供することである。本発明のさらなる目的は、そのような駆動ユニットを備えるコンベヤシステムを提供することである。

本発明による課題の解決手段は、駆動ユニットについては請求項１の特徴部分に、またコンベヤシステムについては請求項１２の特徴部分に記載されている。さらなる請求項は、駆動ユニットおよびコンベヤシステムの有効な実施形態およびさらなる発展形態に関する。

磁気変速機と、磁気変速機の入力軸に接続された電気モータとを備える、エンドレスコンベヤのための駆動ユニットであって、磁気変速機が、外側シリンダの内面に磁極として配置された複数の永久磁石を備える回転可能な外側シリンダと、複数の強磁性磁極片を備える中間円筒形要素と、内側シリンダの外面に磁極として配置された複数の永久磁石を備える内側シリンダとを備える、エンドレスコンベヤのための駆動ユニットにおいて、本発明の目的は、外側シリンダの外面が、コンベヤベルトまたはコンベヤチェーンと相互作用するようになっている駆動面を有するように構成されることで達成される。

本発明による駆動ユニットのこの第１の実施形態によって、駆動ユニットは、複数のチェーンリンクを備えるコンベヤベルトまたはコンベヤチェーンの滑らかで確実な駆動を提供する。駆動ユニットは、それがコンベヤの駆動ホイールまたはベルトドラムの内側に収まるようにコンパクトにすることができる。駆動ユニットは、変速機の入力と出力との間のいかなる機械的接触もなしに得られる、変速機の所定のスリップをさらに可能にする。駆動ユニットの効率は、遊星歯車を使用する同等の駆動ユニットよりもはるかに高い。さらに、駆動ユニットは、同等の遊星歯車よりも高いギヤ比を可能にする。磁気変速機では、最大１：１５のギヤ比が可能であるが、遊星歯車が提供するギヤ比は最大１：１０である。

磁気変速機の外側シリンダの外面は、駆動ユニットの駆動面を構成している。駆動面は、滑らかなコンベヤベルトのために高い摩擦を提供するために粗面層を備えることができる平坦面、またはゴムまたはプラスチックなどの高摩擦材料を含む表面処理を施すことができる平坦面のいずれであってもよい。駆動面にはまた、歯付きコンベヤベルトの歯と相互作用するように構成されている複数の横方向溝を設けることができる。駆動面の溝はまた、コンベヤチェーンの駆動突出部と係合するように構成されてもよい。この場合、駆動面は、２つの歯付きホイールを含む。

本発明の有効な発展形態では、中間円筒形要素が磁気変速機の入力軸を構成し、内側シリンダは静止式である。この場合、電気モータが中間円筒形要素を駆動し、それによって外側シリンダが中間円筒形要素よりも低速であるがより高いトルクで回転する。この構成では、電気モータは、好ましくは、磁気変速機に隣合って配置され、外側シリンダの内側に磁気変速機と並んで配置され得る。これにより、コンパクトで費用対効果の高い解決手段が得られる。電気モータは、入力軸に直接接続され得る。磁気変速機は非接触スリップが可能であるため、モータと変速機との間に摩擦クラッチを使用する必要はない。同時に、入力軸と外側シリンダとの間に機械的な接触がないため、モータからの振動は外側シリンダに伝達されない。モータはまた、モータの冷却を改善するため、または保守性を向上させるために、外側シリンダの外側、例えばコンベヤの側に取り付けられてもよい。

本発明の有効な発展形態では、内側シリンダが磁気変速機の入力軸を構成し、中間要素は静止式である。この場合、電気モータが内側シリンダを駆動し、それによって外側シリンダが内側シリンダよりも低速であるがより高いトルクで回転する。電気モータは、磁気変速機に隣合って配置されてもよく、外側シリンダの内側に磁気変速機と並んで配置されてもよい。これにより、コンパクトで費用対効果の高い解決手段が得られる。電気モータは、入力軸に直接接続され得る。磁気変速機は非接触スリップが可能であるため、モータと変速機との間に摩擦クラッチを使用する必要はない。同時に、入力軸と外側シリンダとの間に機械的な接触がないため、モータからの振動は外側シリンダに伝達されない。モータはまた、モータの冷却を改善するため、または保守性を向上させるために、外側シリンダの外側、例えばコンベヤの側に取り付けられてもよい。

内側シリンダの内側に固定子を配置することによって、モータを内側シリンダと一体化することも可能である。固定子は電気巻線を備え、動かない。内側シリンダの内面は、モータの回転子を構成し、この場合、モータ磁極を提供する複数の永久磁石を備える。この解決手段では、極めてコンパクトな解決手段を得ることが可能である。固定子、内側シリンダ、中間円筒形要素、および外側シリンダはすべて、好ましくはころ軸受を用いて、駆動ユニットの同じ回転軸線に配置される。

添付の図面に示される実施形態に関連して、本発明を以下により詳細に説明する。

本発明による駆動ユニットを示す図である。 本発明による駆動ユニットを通る水平方向の切断図である。 本発明による駆動ユニットを通る垂直方向の切断図である。 本発明による駆動ユニットの磁気変速機の細部を示す図である。 本発明による駆動ユニットの別の例を示す図である。 本発明によるコンベヤベルトのために適合された駆動面の一例を示す図である。

以下に記載される本発明の実施形態およびさらなる発展形態は、単なる例として見なされるべきであり、決して特許請求の範囲によって提供される保護の範囲を限定するものではない。

図１は本発明の駆動ユニット１の一例を示し、図２は駆動ユニットを通る水平方向の切断図を示し、図３は駆動ユニットを通る垂直方向の切断図を示し、そして図４は磁気変速機の細部を示す。本例の駆動ユニットは、複数のコンベヤチェーンリンクを備えるコンベヤチェーンを駆動するように構成されている。以下の説明では、駆動ユニットによって駆動されるコンベヤの一例としてコンベヤチェーンを使用する。しかしながら、本発明は、コンベヤベルトまたはコンベヤチェーンを備えるあらゆる種類のコンベヤに適していることに注意されたい。

このようなコンベヤチェーン（図示せず）は、スライドレールを備えたコンベヤビーム２７上を走行するように構成されている。コンベヤビームを備えた１つ以上のコンベヤチェーンがコンベヤシステムを構成し、コンベヤシステムは、ダイバータ、ストッパ、駆動ユニット、処理ステーションなど、他の機能的要素も備え得る。コンベヤシステムは、例えば工場内の異なるステーション間で物体を移動させるのに使用される。物体は、コンベヤチェーンによって、直接、またはパックもしくはパレットとしても知られる支持手段を介して、搬送される。このようなコンベヤシステムは、当技術分野では周知である。

コンベヤチェーンは、コンベヤの一方の端部に配置された駆動ユニット１によって駆動される。他方の端部では、コンベヤチェーンを戻り経路に連結するために遊び車が使用される。コンベヤチェーンのチェーンリンクは、コンベヤチェーンをコンベヤビーム内に保持し、駆動ユニット１に備わる駆動ホイール２８と協働するように構成された駆動突出部の形態の係合手段を提供するように構成される。チェーンリンクは、チェーンリンクの両側に配置された２つの駆動突出部を備える。突出部は係合手段を構成し、またコンベヤチェーンをコンベヤビーム内に保持するのを助ける摺動面を構成する。コンベヤチェーンがコンベヤビームの上を前進方向に移動するとき、突出部は、湾曲部などにおいて、チェーンをコンベヤビーム内に保持する。コンベヤチェーンがコンベヤビームの下方部分の戻り経路を移動するとき、突出部は、コンベヤチェーンが滑動する支持面を提供する。

駆動ユニット１は、磁気変速機２と、磁気変速機によってコンベヤチェーンを駆動するように構成された電気モータ３とを備える。磁気変速機は、外側シリンダの内面７に磁極６として配置された複数の永久磁石５を備える回転可能な外側シリンダ４を備える。外側シリンダの磁極の数は比較的多く、２０〜４０以上の範囲とすることができる。同時に、外側シリンダは、駆動ユニットの駆動ホイールでもあり、外面がコンベヤチェーンと相互作用するように構成された駆動面２１を構成している。

磁気変速機は、複数の強磁性磁極片１０を備える中間円筒形要素９をさらに備える。磁極片は、異なる磁気特性を有する２つの異なるセグメント、または空隙によって分離された１つの種類のセグメントのいずれかを含む強磁性材料のセグメントで作られている。磁極片の数は比較的多く、外側シリンダの磁極の数に対応するが、数は等しくない。磁極片の数は、外側シリンダの磁極の数よりも幾分多くてもよい。

磁気変速機はまた、内側シリンダ１１の外面１４に磁極１３として配置された複数の永久磁石１２を備える回転可能な内側シリンダ１１を備える。内側シリンダの磁極の数は比較的少なく、例えば３つまたは４つの磁極を備え得る。磁極は、Ｎ極磁石とＳ極磁石とからなる。外側シリンダの磁極の数と、磁極片の数と、内側シリンダの磁極の数との間の関係が、磁気変速機のギヤ比を決める。

図示の例では、内側シリンダ１１は磁気変速機の入力部であり、中間要素はコンベヤビームに固定されて、動かないように、すなわち静止式で配置されている。ここで、電気モータは、入力軸１５によって内側シリンダに直接接続され、内側シリンダを回転させ、それによって外側シリンダが内側シリンダよりも低速ではあるがより高いトルクで回転する。電気モータは、図１に示すように、コンベヤビームおよび磁気変速機の側で磁気変速機に隣合って配置されている。これにより、モータが十分に冷却されるコンパクトで費用対効果の高い解決手段が提供される。モータを磁気変速機の側に取り付けることのさらなる利点は、異なる定格電力を有する異なるモータを同じ磁気変速機で使用できることである。電気モータは、入力軸に直接接続され得る。磁気変速機は非接触スリップが可能であるため、モータと変速機との間に摩擦クラッチを使用する必要はない。同時に、入力軸と外側シリンダとの間に機械的な接触がないため、モータからの振動は外側シリンダに伝達されない。外側シリンダのサイズによっては、外側シリンダの内側にモータを取り付けることもできる。これは、例えば、ベルトドラムの内側に十分な場所がある場合に、幅広のコンベヤベルトを駆動するのに有効であり得る。

別の例では、中間円筒形要素９が磁気変速機の入力軸を構成し、内側シリンダは静止式で配置される。この場合、電気モータが中間円筒形要素に直接接続され、中間円筒形要素を回転し、それによって外側シリンダが中間円筒形要素よりも低速であるがより高いトルクで回転する。この例では、電気モータは、好ましくは、外側シリンダの内側または外側のいずれかで、磁気変速機に隣合って配置される。これにより、コンパクトで費用対効果の高い解決手段が得られる。電気モータは、入力軸に直接接続され得る。磁気変速機は非接触スリップが可能であるため、モータと変速機との間に摩擦クラッチを使用する必要はない。同時に、入力軸と外側シリンダとの間に機械的な接触がないため、モータからの振動は外側シリンダに伝達されない。モータはまた、モータの冷却を改善するため、または保守性を向上させるために、外側シリンダの外側、例えばコンベヤの側に取り付けられてもよい。

図５は、本発明の駆動ユニットのさらなる例を示す。ここで、モータは、内側シリンダ１１と一体化され、これは、入力軸とモータの一部との両方として機能する。電気巻線を備える固定子１６が内側シリンダの内側に配置されている。固定子は静止式で配置されている。内側シリンダ１１の内面１８は、モータの回転子１９を構成し、この場合、モータ磁極を提供する複数の永久磁石１７を備える。この解決手段では、極めてコンパクトな解決手段を得ることが可能である。固定子、内側シリンダ、中間円筒形要素、および外側シリンダはすべて、好ましくはころ軸受を用いて、駆動ユニットの同じ回転軸線２０に配置される。

図６は、複数の歯２５を備えるコンベヤベルト２２と相互作用してこれを駆動するように構成された溝２４を備えた外側シリンダの一例を示している。これにより、コンベヤシステムのためのコンパクトで確実な駆動ユニットが可能になる。磁気変速機が大きすぎるトルクを受けた場合、例えば搬送される物体がコンベヤチェーンと外部構造との間に挟まれて、コンベヤチェーンが停止した場合、磁気変速機はスリップする。磁気変速機の入力と出力との間には機械的な接続がないため、磁極の磁界が過度の負荷を受けると、外側シリンダと内側シリンダとは互いにスリップする。スリップは、例えば使用される磁石の種類とサイズによって決まる。

本発明の駆動ユニットは、コンベヤベルトまたはコンベヤチェーンの円滑かつ確実な駆動を提供する。駆動ユニットは、それがコンベヤの駆動ホイールの内側に収まるようにコンパクトにすることができる。駆動ユニットの効率は、遊星歯車を使用する同等の駆動ユニットよりもはるかに高い。さらに、駆動ユニットは、同等の遊星歯車よりも高いギヤ比を可能にする。磁気変速機では、最大１：１５のギヤ比が可能であるが、遊星歯車が提供するギヤ比は最大１：１０である。

本発明は上記の実施形態に限定されると見なされるべきではなく、以下の特許請求の範囲内で、多数の追加の変形および修正が可能である。

１：駆動ユニット
２：磁気変速機
３：電気モータ
４：外側シリンダ
５：永久磁石
６：磁極
７：内面
８：外面
９：円筒形要素
１０：強磁性磁極片
１１：内側シリンダ
１２：永久磁石
１３：磁極
１４：外面
１５：入力軸
１６：固定子
１７：永久磁石
１８：内面
１９：回転子
２０：回転軸線
２１：駆動面
２２：コンベヤベルト
２３：コンベヤチェーン
２４：溝
２５：歯
２６：駆動突出部
２７：コンベヤビーム
２８：駆動ホイール

Claims (12)

1. 磁気変速機（２）と、
   前記磁気変速機（２）の入力軸（１５）に接続された電気モータ（３）と
   を備える、エンドレスコンベヤのための駆動ユニット（１）であって、
   前記磁気変速機が、外側シリンダ（４）の内面（７）に磁極（６）として配置された複数の永久磁石（５）を備える回転可能な外側シリンダ（４）と、複数の強磁性磁極片（１０）を備える中間円筒形要素（９）と、内側シリンダ（１１）の外面（１４）に磁極（１３）として配置された複数の永久磁石（１２）を備える内側シリンダ（１１）とを備える、エンドレスコンベヤのための駆動ユニット（１）において、
   前記外側シリンダ（４）の外面（８）が、コンベヤベルトまたはコンベヤチェーンと相互作用するように構成された駆動面（２１）を有するように構成されていることを特徴とする、駆動ユニット。
2. 前記駆動面（２１）が、滑らかなコンベヤベルト（２２）を駆動するように構成されている粗面を備えることを特徴とする、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記駆動面（２１）が、コンベヤベルトまたはコンベヤチェーンの対応する歯（２５）と相互作用するように構成された複数の溝（２４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の駆動ユニット。
4. 前記駆動面（２１）が、コンベヤチェーンの駆動突出部（２６）と相互作用するように構成された複数の溝（２４）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の駆動ユニット。
5. 前記中間円筒形要素（９）が前記磁気変速機（２）の前記入力軸（１５）を構成し、前記内側シリンダ（１１）が静止されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
6. 前記内側シリンダ（１１）が前記磁気変速機（２）の前記入力軸（１５）を構成し、前記中間円筒形要素（９）が静止されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
7. 前記電気モータ（３）が前記磁気変速機（２）に隣合って配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
8. 前記電気モータ（３）が前記外側シリンダ（４）の内側に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
9. 固定子（１６）が前記内側シリンダ（１１）の内側に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の駆動ユニット。
10. 回転子（１９）が前記内側シリンダ（１１）の内側に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載の駆動ユニット。
11. 前記固定子（１６）および前記内側シリンダ（１１）が前記電気モータ（３）を構成し、前記固定子（１６）が静止されており、複数の永久磁石（１７）が前記内側シリンダ（１１）の内面（１８）に配置されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の駆動ユニット。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の駆動ユニットを備えることを特徴とするコンベヤシステム。

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