JP2002266972A - 磁気ねじ送り装置及びこれを使用した扉開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】可動体をほぼ均一なトルクで直線移動させるこ
とができる磁気ねじ送り装置を使用して扉体を円滑に開
閉させ磁気吸着力以上の外力が作用した際には開閉を中
断して安全性を確保する扉開閉装置。 【解決手段】外周面の軸線方向に対し、互いに極性が異
なる着磁帯領域２３ａ，２３ｂと複数の磁気ねじ７相互
を連結軸１３により連結すると共に連結軸を軸受部材２
１により回転可能に支持して磁気駆動軸３を構成し、こ
れを電動モータ１９で回転させる。可動体に半円筒形状
で、内周面に着磁帯領域を設けた磁気ナット部材２３
を、微小間隙で設ける。可動体５の軸線方向長さを磁気
ねじ７２本分以上の長さとし、磁気ナット部材２３を、
磁気ねじ７相互間を跨ぐ幅で、少なくとも３個とし、各
磁気ナット部材２３相互を可動体５長さの奇数分の１
（但し、１を除く）の間隔をおいて取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、磁気ねじ送り装置
及びこれを利用した扉開閉装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば特開平８−１７
６２５号公報において、外周面にＮ極磁性帯及びＳ極磁
性帯が軸線方向へ螺旋状に着磁された磁気ねじに、内周
面にＮ極磁性帯及びＳ極磁性帯が同様に着磁された磁気
ナット部材を挿通し、磁気ねじの回転に伴って螺進する
着磁領域と磁気吸着し合う磁気ナット部材の着磁領域間
に作用する磁気吸着力により磁気ナット部材を直線移動
する磁気ねじ送り装置が提案されている。

【０００３】この磁気ねじ送り装置は、磁気ねじに対し
て磁気ナット部材を非接触で移動させることができ、機
械的磨耗や騒音の発生を低減すると共にバックラッシュ
を少なくする等の各種特徴を有しているが、磁気ナット
部材の移動ストロークが長い用途、従って磁気ねじを長
くする必要がある用途にあっては、自重により磁気ねじ
が撓んで磁気ナット部材に接触し、機械的磨耗や騒音を
発生させていた。このため、上記磁気ねじ送り装置は、
磁気ナット部材の移動ストロークが短い用途にしか使用
できなかった。

【０００４】この欠点を回避するため、例えば特開平９
−６８２６０号公報に示すように、回転可能な軸体の周
囲に嵌合され、Ｓ極及びＮ極の帯状磁石を交互に螺旋状
に着磁して形成した雄側磁気ネジを備える駆動軸と、前
記雄側磁気ネジに対応した溝面にＳ極及びＮ極の磁石を
交互に螺旋状に着磁して形成した雌側磁気ネジを備えた
搬送台とを有し、雄側磁気ネジと雌側磁気ネジとの間で
作用する磁力によって、駆動軸の回転運動を搬送台の直
進運動に変換する磁気ネジ搬送装置において、前記雄側
磁気ネジが軸方向に複数に分割され、その分割された雄
側磁気ネジ間で前記軸体を支持する支持台を有すること
を特徴とする磁気ネジ搬送装置が提案されているが、支
持台による磁気ねじの軸支箇所はＮ極磁性帯及びＳ極磁
性帯に着磁されていない。このため、雌側磁気ネジが磁
気ねじの軸支箇所を通過する際には、両者間の磁束密度
が減少して磁気吸引力が弱くなることにより送りトルク
が低下し、搬送台を均一なトルクで円滑に移動させるこ
とができなかった。

【０００５】本発明は、上記した従来の欠点を解決する
ために発明されたものであり、その課題とする処は、可
動体の移動ストロークが長い場合であっても、該可動体
をほぼ均一なトルクで直線移動させることができる磁気
ねじ送り装置を提供することにある。

【０００６】また、本発明の他の課題は、上記磁気送り
装置を使用して扉体を円滑に開閉させることができると
共に磁気吸着力以上の外力が作用した際には開閉を中断
して安全性を確保することができる扉開閉装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
外周面の軸線方向に対し、互いに極性が異なる着磁帯領
域を送り分解能に応じたピッチ及びリードで螺旋状に設
けた複数の磁気ねじ相互を連結軸により軸線方向へ連結
すると共に連結軸を軸受部材により回転可能に支持した
磁気駆動軸と、該磁気駆動軸を回転する電動モータと、
磁気駆動軸の軸線方向へ移動可能に支持された可動体に
磁気駆動軸の外周面に対して微小間隙を介して設けら
れ、磁気駆動軸の外周面に相対する半円筒形状で、内周
面に互いに極性が異なる着磁帯領域を軸線方向に対して
送り分解能に応じたピッチ及びリードで螺旋状に設けた
磁気ナット部材とからなる磁気ねじ送り装置において、
軸線方向に対する可動体の長さを少なくとも磁気ねじ２
本分の長さに設定し、可動体に設けられる磁気ナット部
材は磁気ねじ相互間を跨ぐ幅からなる少なくとも３個か
らなり、これら磁気ナット部材相互を可動体長さの奇数
分の１（但し、１を除く）の間隔をおいて取り付けたこ
とを特徴とする。

【０００８】請求項４の発明は、壁面に設けられたレー
ルに開閉移動可能に支持された一対の扉を、請求項１、
２または３に記載された磁気ねじ送り装置により開閉移
動することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態を図に従っ
て説明する。 請求項１の実施形態 図１は磁気ねじ送り装置の中央縦断面図である。図２は
磁気ねじ送り装置の部分斜視図である。

【００１０】図１及び図２において、磁気ねじ送り装置
１は磁気駆動軸３と、該磁気駆動軸３に挿通して軸線方
向へ移動可能に設けられた可動体５とから構成され、磁
気駆動軸３は可動体５の移動ストロークに応じて分割し
た複数本の磁気ねじ７相互を軸線方向に連結してなる。

【００１１】各磁気ねじ７は軸部材９の外周面に、該軸
部材９より軸線方向長さが短い磁性円筒部材１１を、磁
性円筒部材１１の軸線方向両端部にて軸部材９の各端部
が所定の長さで突出するように挿嵌して固定した構造か
らなる。各軸部材９の軸線方向両端部には連結孔９ａが
夫々形成されると共に各端部の軸線回りには複数のねじ
穴（図示せず）が軸線回りに所定の間隔をおいて形成さ
れる。そして各磁気ねじ７相互は隣接する軸部材９の連
結孔９ａ内に連結軸１３を挿嵌した後にねじ穴に螺合さ
れた固定ねじ１５をねじ止めして所定の長さに連結され
る。

【００１２】また、磁性円筒部材１１は互いに極性が異
なる着磁領域１１ａ・１１ｂが軸線方向に対して所定の
リード及びピッチで螺旋状に着磁される。これら着磁領
域１１ａ・１１ｂのリード及びピッチは可動体５の移動
分解能に基づいて設定される。そして各磁気ねじ７相互
を連結軸１３により連結する際、各磁性円筒部材１１の
端部における夫々の着磁領域１１ａ・１１ｂの極性が互
いに連続するように位置決めして連結する。

【００１３】各磁気ねじ７相互を所定の長さに連結した
磁気駆動軸３は軸線方向の各端部が支持フレーム１７に
回転可能に軸支されると共に一方の軸線方向端部には支
持フレーム１７に固定された数値制御可能なサーボモー
タやインダクションモータ等の電動モータ１９が連結さ
れ、該電動モータ１９の駆動により正逆方向へ選択的に
回転される。

【００１４】そして支持フレーム１７に軸支された磁気
駆動軸３を構成する各磁気ねじ７の連結軸１３は支持フ
レーム１７に固定される軸受部材２１により回転可能に
夫々支持される。各軸受部材２１は可動体５の相対側
が、磁気駆動軸３（各磁気ねじ７）の外径と一致する半
円弧形状に形成される。各軸受部材２１としては図示す
るように縦割りの２ピース構造で連結軸１３を挟むよう
に位置させた後にねじ止めして一体化する構造または通
常の一体形のものの何れであってもよい。後者にあって
は、各軸受部材２１に連結軸１３を挿通して軸支させた
後に該連結軸１３の各端部軸部材９の連結孔９ａに挿嵌
して固定すればよい。

【００１５】可動体５は支持フレーム１７に対し、磁気
駆動軸３の軸線方向へ移動可能に支持され、その移動方
向長さが少なくとも２本の磁気ねじ７と一致する軸線長
さからなる。そして磁気駆動軸３の外周面に相対する可
動体５には少なくとも３個以上の磁気ナット部材２３
が、可動体５の外周面に対して微小間隙をおいて相対す
るように取り付けられる。

【００１６】各磁気ナット部材２３は移動方向が連結さ
れた磁気ねじ７相互を跨ぐ長さからなり、磁気駆動軸３
外周面の半周分とほぼ一致する半円筒形状で磁性材料に
より形成される。各磁気ナット部材２３は互いに異なる
極性の着磁領域２３ａ・２３ｂが各磁気ねじ７の着磁領
域と一致するリード角、ピッチの螺旋状に着磁される。
そして各磁気ナット部材２３の配置間隔は可動体５の移
動方向長さに対し、奇数分の１（ただし、１を除く）の
間隔に設定される。

【００１７】次に、可動体５の送り作用を図３に従って
説明する。今、電動モータ１９の非駆動時においては、
磁気駆動軸３の任意箇所に位置する可動体５は、各磁気
ねじ７及び各磁気ナット部材２３における異なる極性の
着磁領域１１ａ・１１ｂ、２３ａ・２３ｂにより磁気吸
引し合うことにより停止保持されている。このとき、可
動体５の移動方向長さが少なくとも２本分の磁気ねじ７
からなると共に各磁気ナット部材２３の相互間隔が可動
体５の長さの奇数分の１（１を除く）で配置されるた
め、１つの磁気ナット部材２３は各磁気ねじ７の連結部
分である非磁性箇所に位置し、実質的に残りの２個の磁
気ナット部材２３の着磁領域２３ａ・２３ｂが磁気ねじ
７の着磁領域１１ａ・１１ｂと磁気吸着し合う制動トル
クで停止保持している。

【００１８】

【００１９】上記した停止時において、可動体５に対し
て磁気ナット部材２３及び磁気ねじ７相互間の磁気吸着
力以上の外力が作用した際に、該可動体５を磁気吸着力
に抗して移動させることができる。

【００２０】一方、上記状態にて電動モータ１９を駆動
して磁気駆動軸３が所定方向に回転させると、磁気駆動
軸３の着磁領域１１ａ・１１ｂが螺進し、該着磁領域１
１ａ・１１ｂに磁気吸着し合う磁気ナット部材２３の着
磁領域２３ａ・２３ｂを介して可動体５を螺進方向へ移
動させる。このとき、図３に示すように上記したように
可動体５の軸線方向長さが少なくとも２本分の磁気ねじ
７に一致する長さで、各磁気ナット部材２３の配置間隔
が可動体５の移動方向長さの奇数分の１（１を除く）に
設定されているため、常に実質的に磁気ナット部材２
３、２個分の着磁領域２３ａ・２３ｂが相対する磁気ね
じ７の着磁領域１１ａ・１１ｂと磁気吸着し合い、磁気
吸着し合うトルクにより可動体５を移動させる。これに
より可動体５の移動トルクをほぼ均一にして円滑に移動
させることができる。

【００２１】また、可動体５の移動時に上記磁気吸着力
以上の外力が可動体５の移動方向と反対方向へ作用した
とき、磁気ねじ７と各磁気ナット部材２３の磁気吸着を
脱調させて可動体５の移動を停止させることができる。

【００２２】本実施形態は、複数の磁気ねじ７相互を連
結軸１３による非着磁領域を設けて長尺状に形成した場
合であっても、可動体５の移動方向長さ及び各磁気ナッ
ト部材２３の配置間隔を上記関係に設定することにより
常には実質的に２個の磁気ナット部材２３とこれに相対
する磁気ねじ７の着磁領域１１ａ・１１ｂ、２３ａ・２
３ｂ間に作用する磁気吸着力に応じたトルクで可動体５
を円滑に移動させることができる。

【００２３】実施形態２ 本実施形態は、磁気駆動軸３と電動モータ１９とを磁気
結合して磁気駆動軸３を回転させることを特徴とする。
即ち、図４に示すように磁気駆動軸３の一方の軸端部及
び電動モータ１９の回転軸には磁気回転盤４１・４３を
相互間に微小間隙を設けて相対するように取り付ける。

【００２４】各軸回転盤４１・４３は互いに異なる極性
からなる多数の着磁領域４１ａ・４１ｂ、４３ａ・４３
ｂが所定の角度ごとに放射方向へ延出するように設けら
れ、互いに極性が異なる着磁領域４１ａ・４３ｂ、４１
ｂ・４３ａが相対した際に磁気吸引し合う磁気吸着力に
より電動モータ１９の回転力を磁気駆動軸３に伝達して
回転させる。

【００２５】本実施形態は、可動体５に磁気回転盤４１
・４３相互の磁気吸着力以上の外力が作用した際に、着
磁領域４１ａ・４１ｂ、４３ａ・４３ｂによる磁気吸着
が脱調して電動モータ１９の回転力が磁気駆動軸３に伝
達されるのを規制して可動体５の移動を停止させる。

【００２６】請求項４の実施形態 図５及び図６において、扉５３は吊り戸の開き戸構造か
らなり、壁面５５の開口部上部にて前方へ突出して設け
られたレール５７には２枚一組の扉５９の上部に設けら
れた吊下げ回転体６１が転動可能に支持されている。ま
た、レール５７から下方に位置する壁面には取付けフレ
ーム６３が固定され、該取付けフレーム６３には間隔調
整用回転体６５が扉５９の上部に当接して壁面５５との
間隔を調整可能に設けられる。

【００２７】上記したレール５７と取付けフレーム６３
の間に位置する壁面５５及び扉５９には実施形態２で述
べた磁気ねじ送り装置１と同様の磁気ねじ送り装置６７
が各扉５９の上部に位置するように夫々取付けられる。
なお、本実施形態の磁気ねじ送り装置６７は実施形態１
で述べた磁気ねじ送り装置１であってもよいことは勿論
であり、その詳細については実施形態１及び２に付した
符号を付して説明を省略する。

【００２８】本実施形態で採用される夫々の磁気ねじ送
り装置６７の磁気駆動軸３は扉５９一枚分の軸線長さに
なる複数本の磁気ねじ７を連結して構成する。また、可
動体５は夫々の扉５９における開き側端部に固定され、
該可動体５に設けられる夫々の磁気ナット部材２３は可
動体５の外周面に対して微小の間隔をおいて非接触状態
で取付けられる。

【００２９】一方の扉５９の開端側には開放検出器６９
が、また他方の扉５９の閉端側には閉鎖検出器７１が夫
々設けられる。開放検出器６９及び閉鎖検出器７１とし
てはリミットスイッチ、光検出器、磁気検出器の何れで
あってもよく、開放検出器６９は一方の扉５９が開放位
置に移動した際に開検出信号を出力して電動モータ１９
の回転駆動を停止させる。また、閉鎖検出器７１は他方
の扉５９が閉鎖位置に移動した際に閉検出信号を出力し
て電動モータ１９の回転駆動を停止させる。

【００３０】また、壁面５５には開閉スイッチ（図示し
せず）が設けられ、該開閉スイッチにより電動モータ１
９を回転駆動して扉５９を開放動作又は閉鎖動作させ
る。該開閉スイッチとしては手動の切換スイッチ、又は
赤外検出スイッチ等の何れであってもよい。

【００３１】次に、本実施形態の作用を説明する。扉５
９相互が閉鎖した状態又は開放した状態で開閉スイッチ
がＯＮ操作されると、駆動する電動モータ１９により磁
気駆動軸３を所定の方向へ回転して各磁気ねじ７の着磁
領域１１ａ・１１ｂを螺進し、該着磁領域１１ａ・１１
ｂに磁気吸着し合う各磁気ナット部材２３の着磁領域２
３ａ・２３ｂにより可動体５を開放方向又は閉鎖方向へ
移動させることにより扉５９を開放又は閉鎖させる。

【００３２】なお、各扉５９が開放された際には開放検
出器６９からの開放検出信号に基づいて、また各扉５９
が閉鎖された際には閉鎖検出器７１からの閉鎖検出信号
に基づいて電動モータ１９の回転駆動を停止して各扉５
９の開放動作又は閉鎖動作を中断させる。また、磁気駆
動軸３の回転に伴う可動体５の直線移動作用は上記した
実施形態１における磁気ねじ送り装置１の作用と同様で
あり、また電動モータ１９と磁気駆動軸３との磁気連結
作用は実施形態２と同様であり、その詳細については省
略する。

【００３３】上記した扉５９の開放動作時又は閉鎖動作
時においては磁気駆動軸３が扉５９の横幅に一致する長
尺状であるにも拘わらず、該磁気駆動軸３を構成する各
磁気ねじ７の連結箇所が軸受部材２１により夫々支持さ
れているため、磁気駆動軸３の撓みをなくして磁気駆動
軸３の外周面と各磁気ナット部材２３の内周面とが接触
して騒音を発生したり、磨耗を回避して機械的耐久性を
高めることができると共に磨耗粉による雰囲気の汚染を
防止することができる。

【００３４】また、磁気駆動軸３は複数の磁気ねじ７を
連結した構造で、非着磁領域を有した構造であるにも拘
わらず、可動体５に設けられた３個の磁気ナット部材２
３の内、常に実質的に２個の磁気ナット部材２３におけ
る着磁領域２３ａ・２３ｂと各磁気ねじ７における着磁
領域１１ａ・１１ｂ間に作用する磁気吸着力に応じたほ
ぼ一定のトルクで可動体５、従って扉５９を円滑に開閉
移動させることができる。

【００３５】そして特に各扉５９を閉鎖する際に、扉５
９に人が当たって各磁気ねじ７及び磁気ナット部材２３
の着磁領域１１ａ・１１ｂ、２３ａ・２３ｂまたは電動
モータ１９と磁気駆動軸３とを連結する各回転盤４１・
４３における夫々の着磁領域４１ａ・４１ｂ、４３ａ・
４３ｂによる磁気吸引力以上の外力が作用した時には電
動モータ１９の回転駆動が継続した状態で着磁領域相互
の磁気吸着を脱調させて各扉５９に送り力が作用するの
を禁止して移動を停止させる。これにより閉鎖する扉５
９に人が挟まれて怪我をしたりすることを防止してい
る。

【００３６】また、各扉５９が閉鎖した際には、図７に
示すように各磁気ねじ７及び磁気ナット部材２３におけ
る着磁領域１１ａ・１１ｂ、２３ａ・２３ｂ相互の磁気
吸着力により夫々の扉５９の開き側端部を押し付けあっ
た状態に保って隙間のない状態で閉鎖させることができ
る。

【００３７】本実施形態は、扉５９相互をほぼ均一なト
ルクで円滑に開閉移動させることができると共に開閉時
においては騒音が発生したり、磁気駆動軸３や各磁気ナ
ット部材２３が磨耗するのを防止することができる。

【００３８】また、特に閉鎖しようとする扉５９に、通
過しようとする人や物が当たった際には、電動モータ１
９の回転駆動が継続した状態であっても、扉５９の移動
を停止して怪我の発生や物の損傷を防止することができ
る。

【００３９】更に、扉５９相互が閉鎖された際には磁気
ねじ７及び磁気ナット部材２３における着磁領域１１ａ
・１１ｂ、２３ａ・２３ｂの磁気吸着力により扉５９相
互を押し付けあった状態で閉鎖させる。

【００４０】上記実施形態３は吊り戸形式の開き戸とし
たが、本発明は吊り戸形式に限定されるものではなく、
下部に床面に設けられたレール上を転動する回転部材を
設けると共に上部を壁面や桟に設けられたガイド部に支
持して開閉可能な開き戸であってもよいことは勿論であ
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、可動体の移動ストロークが長
い場合であっても、該可動体をほぼ均一なトルクで直線
移動させることができる。また、上記磁気送り装置を使
用して扉体を円滑に開閉させることができると共に磁気
吸着力以上の外力が作用した際には開閉を中断して安全
性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ねじ送り装置の中央縦断面図である。

【図２】磁気ねじ送り装置の全体斜視図である。

【図３】可動体５の移動状態を示す説明図である。

【図４】磁気駆動軸と電動モータの連結構造を示す説明
図である。

【図５】扉開閉装置の全体斜視図である。

【図６】図５Ａ箇所の部分断面図である。

【図７】扉を閉鎖した際における相互押し付け状態を示
す説明図である。

【符号の説明】

１−磁気ねじ送り装置、３−磁気駆動軸、５−可動体、
７−磁気ねじ、９−軸部材、１１−磁性円筒部材、１１
ａ・１１ｂ−着磁領域、１３−連結軸、１９−電動モー
タ、２１−軸受部材、２３−磁気ナット部材、２３ａ・
２３ｂ−着磁領域、４１・４３−磁気回転盤、５９−
扉、６７−磁気ねじ送り装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E052 AA01 AA02 CA06 DA08 DB08 EA15 EB01 EC02 GA06 GA07 GA08 GB06 GB13 GC01 GC05 GD02 HA01 3J062 AA27 AB23 AB37 AC07 BA21 CD16 CD22 CD55

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周面の軸線方向に対し、互いに極性が異
   なる着磁帯領域を送り分解能に応じたピッチ及びリード
   で螺旋状に設けた複数の磁気ねじ相互を連結軸により軸
   線方向へ連結すると共に連結軸を軸受部材により回転可
   能に支持した磁気駆動軸と、該磁気駆動軸を回転する電
   動モータと、磁気駆動軸の軸線方向へ移動可能に支持さ
   れた可動体に磁気駆動軸の外周面に対して微小間隙を介
   して設けられ、磁気駆動軸の外周面に相対する半円筒形
   状で、内周面に互いに極性が異なる着磁帯領域を軸線方
   向に対して送り分解能に応じたピッチ及びリードで螺旋
   状に設けた磁気ナット部材とからなる磁気ねじ送り装置
   において、軸線方向に対する可動体の長さを少なくとも
   磁気ねじ２本分の長さに設定し、可動体に設けられる磁
   気ナット部材は磁気ねじ相互間を跨ぐ幅からなる少なく
   とも３個からなり、これら磁気ナット部材相互を可動体
   長さの奇数分の１（但し、１を除く）の間隔をおいて取
   り付けた磁気ねじ送り装置。
2. 【請求項２】請求項１において、磁気駆動軸と電動モー
   タとは周方向に対して互いに極性が異なる多数の着磁領
   域を設けた２枚の磁気回転盤を微小間隔をおいて相対配
   置して磁気吸着力により結合した磁気ねじ送り装置。
3. 【請求項３】請求項１において、各磁気ねじ間の連結軸
   を軸受部材により軸支した磁気ねじ送り装置。
4. 【請求項４】壁面に設けられたレールに開閉移動可能に
   支持された扉を、請求項１、２または３に記載された磁
   気ねじ送り装置により開閉移動する扉開閉装置。