JP2006296018A - Non-contact driving device by magnetism, and magnet ring used for the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、大気クリーンルーム中、又は真空装置中で使用することを目的とした磁気による非接触駆動装置及びこれに用いるマグネット輪に関するものである。 The present invention relates to a magnetic non-contact drive device intended for use in an air clean room or a vacuum device, and a magnet wheel used therefor.
従来ロボットアームの駆動装置としては、ベルト型又はギア型が一般的に知られており、採用されている。前記装置は発塵が多いので、これを防止する為に前記装置を完全に囲うケースで封止し、定期的なメンテナンスによってケース内を清掃し、グリースなどを補充している。然し乍ら真空中に設置する場合には、グリースの使用ができない。 Conventionally, as a robot arm drive device, a belt type or a gear type is generally known and adopted. Since the device generates a lot of dust, in order to prevent this, the device is sealed with a case that completely encloses the device, the inside of the case is cleaned by regular maintenance, and grease is replenished. However, grease cannot be used when installed in a vacuum.
従来非接触型磁気伝導装置は提案され、搬送装置の駆動装置として採用されている。また先端にハンドを有するアームを水平方向に非接触で支持し、移動させる磁気軸受と、リニアモータからなる水平駆動部と、該水平駆動部を搭載した浮上体を非接触で支持し回転させるロボット又は真空内磁気浮上ロボットの提案がある。
前記ギヤー連動型又はベルト連動型のロボットアームは、クリーンルーム中はもとより、真空装置中では、発塵、発ガスが多量の為に、精密機器の製造などには使用できない問題点がある。 The gear-linked type or belt-linked type robot arm has a problem that it cannot be used for manufacturing precision instruments because it generates a large amount of dust and gas in a vacuum apparatus as well as in a clean room.
また前記の改良案とされているケースによる封止装置は、定期的清掃を必要とするのみならず、グリース使用ができない真空中で使用不可能になる問題点がある。 Further, the sealing device by the case considered as the above improvement has problems that it not only needs periodic cleaning but also cannot be used in a vacuum where grease cannot be used.
また機械的接触部を有しないロボットの発明は、発塵の点で改善されるけれども、アームの運動について制約があるのみならず、発ガスが多大の為に真空中の使用が困難になる問題点があった。 Although the invention of the robot having no mechanical contact portion is improved in terms of dust generation, there are not only restrictions on the movement of the arm, but also a problem that it is difficult to use in a vacuum due to a large amount of gas generation. There was a point.
この発明は、非接触磁気伝導によって発塵源を著しく少なくすると共に、円滑な伝導(等速はもとより、増減速も可能)を達成した。また発ガス防止層を設けることにより、真空内作業についてもガスの発生(異物混入)を極力少なくし、クリーン度を著しく向上させて、前記従来の問題点を解決したのである。 According to the present invention, the number of dust generation sources is remarkably reduced by non-contact magnetic conduction, and smooth conduction (not only constant speed but also acceleration / deceleration is possible) is achieved. In addition, by providing a gas generation prevention layer, the generation of gas (contamination of foreign matter) is reduced as much as possible in vacuum operation, and the cleanliness is remarkably improved, thereby solving the above-mentioned conventional problems.
現在各種産業分野において、技術の高度化に伴い、作業環境のクリーン化が要求され、クリーン化の高度性が問題視されている。特に伝導系においては、接触部から生じる発塵を如何に少なくするかが、クリーン化の程度を左右することになっている。 Currently, in various industrial fields, with the advancement of technology, the work environment needs to be cleaned, and the level of cleanness is regarded as a problem. Particularly in a conduction system, how much dust generated from the contact portion is reduced depends on the degree of cleanliness.
また作業環境のクリーン化と共に、真空内作業も採用され、発塵防止と共に発ガス防止も重要視されているが、未だ完全な発ガス防止は困難とされている。例えば、真空環境下に一定時間収容した後であっても、発ガスを防止できない。そこで、使用すべき物(軸、ケース及び磁石輪など)の外壁に、発ガス防止層を設ければ、ほぼ満足すべき発ガス防止ができる知見を得た。前記発ガス防止層は、現時点で単層よりも複層の方が安定性がよい。 In addition to the clean work environment, work in a vacuum is also adopted, and prevention of gas generation as well as prevention of gas generation is regarded as important, but it is still difficult to prevent gas generation completely. For example, gas generation cannot be prevented even after housing for a certain period of time in a vacuum environment. Thus, the inventors have found that if a gas generation preventing layer is provided on the outer wall of an object to be used (shaft, case, magnet ring, etc.), gas generation can be substantially satisfied. As for the said gas generation prevention layer, the stability of the multiple layer is better than the single layer at present.
即ちこの発明は、複数のアームに夫々駆動軸を固定し、各駆動軸に夫々マグネット輪を固定すると共に、前記各駆動軸の各マグネット輪間に、遊動マグネット輪を非接触状に架設したことを特徴とする磁気による非接触駆動装置であり、遊動マグネット輪は単数又は複数としたものであり、遊動マグネット輪は、同一外径又は異なる外径としたものである。 That is, in the present invention, the drive shaft is fixed to each of the plurality of arms, the magnet ring is fixed to each drive shaft, and the idle magnet ring is installed in a non-contact manner between the magnet wheels of each drive shaft. The magnetic non-contact drive device is characterized in that the number of idle magnet rings is one or more, and the idle magnet rings have the same outer diameter or different outer diameters.
次に他の発明は、輪体の外周部へ発ガス防止層を設けたことを特徴とする磁気による非接触駆動装置用マグネット輪であり、発ガス防止層は複数層とし、少なくともニッケル系金属メッキ層と銅系金属メッキ層を含むものである。 Next, another invention is a magnet wheel for a non-contact drive device using magnetism, characterized in that a gas generation prevention layer is provided on the outer peripheral portion of the ring body, and the gas generation prevention layer has a plurality of layers, at least a nickel-based metal. A plating layer and a copper-based metal plating layer are included.
前記発明において、発ガス防止層は複層(例えば4層)であって、その中には、ニッケル系金属メッキ層を含むことが好ましい。 In the above invention, the gas generation preventing layer is a multilayer (for example, 4 layers), and preferably contains a nickel-based metal plating layer.
前記発ガスにおいては、マグネット輪及びその軸からの発ガスを防止することを目的としているので、マグネット輪及びその軸を発ガス防止層で覆うことになるのであるが、その層からの発ガスも防止しなければならない。 The gas generation is intended to prevent gas emission from the magnet ring and its shaft, so the magnet wheel and its shaft are covered with a gas generation prevention layer. Must also be prevented.
前記マグネット輪には、その軸心と平行(又は角度をなして)に一定幅の磁石が非磁着層を介してN極とS極が交互に着磁してあって、駆動側のマグネット輪と、遊動側のマグネット輪とは微小間隙(例えば0.5mm以下)で対向している。前記駆動輪と、遊動輪とのN極とS極が互に反発して駆動力を発生することになる。 The magnet ring has a magnet having a constant width parallel to (or at an angle of) the axis of the magnet ring and alternately magnetizing N poles and S poles through a non-magnetic layer. The ring and the idler magnet ring face each other with a minute gap (for example, 0.5 mm or less). The N and S poles of the drive wheel and the idle wheel repel each other and generate a driving force.
前記発明における発ガス防止は、真空中にある総ての物に施さなければならない。例えば、アーム類、駆動軸、駆動輪、遊動輪、遊動輪の軸及び各軸受である。 In the above invention, gas generation prevention must be applied to all objects in a vacuum. For example, an arm, a drive shaft, a drive wheel, an idle wheel, an idle wheel shaft, and bearings.
前記各駆動系及び連動系並びにアーム類は、材質が異なるので、夫々に適した発ガス防止層を設けなければならない。 Since the drive system, the interlocking system, and the arms are made of different materials, it is necessary to provide a suitable gas generation prevention layer.
この発明は、非接触磁気駆動装置であるから、クリーンルーム内における発塵が著しく低減され、超低発塵のクリーンルーム内作業を提供できる効果がある。 Since the present invention is a non-contact magnetic drive device, dust generation in the clean room is remarkably reduced, and there is an effect that it is possible to provide work in the clean room with ultra-low dust generation.
また駆動力伝達機構各部の外壁に、発ガス防止層を設けた場合には、真空中における発ガスが確実に防止され、発ガスによる悪影響を防止し得る効果がある。 Further, when the gas generation preventing layer is provided on the outer wall of each part of the driving force transmission mechanism, the gas generation in the vacuum is surely prevented, and an adverse effect due to the gas generation can be prevented.
前記発ガス防止層は超薄層である為に、磁気駆動力に影響はない。前記発ガス防止処理により、例えば10−5Pa代での真空中作業が可能となる効果がある。 Since the gas generation preventing layer is an ultrathin layer, the magnetic driving force is not affected. The gas generation prevention treatment has an effect of enabling work in vacuum at, for example, 10 −5 Pa.
また異常な負荷がかかると、二つの磁石輪が個別に空転し、トルクリミッターの働きをする為に伝導系の破損が皆無になる効果がある。 In addition, when an abnormal load is applied, the two magnet wheels rotate individually and work as a torque limiter, which has the effect of eliminating any damage to the conductive system.
またメンテナンスすべき部分が少なくなるので、メンテナンスサイクルを飛躍的に長く(従来の10倍以上)する効果がある。また、作業環境が変わっても(大気中と、真空中が交互に変わっても)伝導系に影響が少なく、作業環境の変化の為の高度の設計、施工等が不必要になる効果がある。 Further, since the number of parts to be maintained is reduced, there is an effect that the maintenance cycle is remarkably increased (10 times or more than the conventional one). In addition, even if the work environment changes (even if the atmosphere and the vacuum change alternately), there is little effect on the conduction system, and there is an effect that advanced design and construction for changing the work environment are unnecessary. .
この発明は、複数のアームを駆動軸で順次連結し、各駆動軸に、マグネット輪を固定すると共に、前記駆動軸のマグネット輪間に、遊動用のマグネット輪を微小間隙で対向架設し、伝導系を構成した。 In this invention, a plurality of arms are sequentially connected by drive shafts, magnet rings are fixed to the drive shafts, and idle magnet rings are installed between the magnet wheels of the drive shafts so as to face each other with a minute gap therebetween. A system was constructed.
即ち先端ハンドを有するアームの基端に固定した駆動軸を、中間アームケースの先端部へ回転自在に架設する。前記中間アームケースの基端部へ駆動軸を固定すると共に、該駆動軸を基部アームケースの先端部へ回転自在に架設し、基部アームケースの基端部へ、前記駆動軸を固定し、前記各駆動軸へ夫々マグネット輪を固定すると共に、各同一ケース内のマグネット輪間に遊動マグネット輪を介装架設してこの発明の駆動系を完成した。 That is, the drive shaft fixed to the base end of the arm having the distal end hand is rotatably installed on the distal end portion of the intermediate arm case. The drive shaft is fixed to the base end portion of the intermediate arm case, the drive shaft is rotatably mounted on the tip end portion of the base arm case, and the drive shaft is fixed to the base end portion of the base arm case, A magnet ring was fixed to each drive shaft, and an idle magnet ring was installed between the magnet rings in the same case to complete the drive system of the present invention.
前記は、アーム3本について述べたが、アームの数に限定はない。またマグネット輪の直径は適宜定めると共に、回転数は同一、加速又は減速の駆動系を自由に組み込むことができる。 In the above, three arms are described, but the number of arms is not limited. Further, the diameter of the magnet wheel is determined as appropriate, and the rotational speed is the same, and an acceleration or deceleration drive system can be freely incorporated.
この発明の実施例を図1、2、3について説明すると、耐食アルミ製の支持管1の外側に、N極、S極を交互に着磁したマグネット輪5をOリング2の介装のもとに嵌着固定する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. A
前記マグネット輪5を用いた駆動装置の組立について説明すると、ハンド6を有するアーム7の基部の下面に、駆動軸8の上端面を当接してボルト9で固定する。前記駆動軸8の下端部には、マグネット輪5aを固定した支持管1が固定され、前記駆動軸8はケース10の一端部へ回転自在に架設されている。
The assembly of the drive device using the
前記ケース10の他端部に回転軸11がボルト12により固定され、回転軸11の上部及び下部に固定した支持管1、1に、マグネット輪5b、5cが固定されると共に、回転軸11はケース13の一端部へ回転自在に架設してある。
The rotating
前記ケース13の他端部へ回転軸14をボルト16で固定すると共に、回転軸14へ支持管1を介してマグネット5dを固定してある。
The rotating
前記ケース10内のマグネット輪5a、5b間には、遊動のマグネット輪5e、5f、5gが介装されて動力を伝達している。
Between the
前記実施例において、ステッピングモータ(図示してない)で駆動軸14を回転すると、その回転は、駆動軸14のマグネット輪5dを回転し、マグネット輪5dにより、遊動のマグネット輪5h、5i、5jを順次回転してマグネット輪5cを回転させるので、回転軸11が回転し、これに伴ってケース10も回転する。またマグネット輪5c、回転軸11及びマグネット輪5bが回転し、ついでマグネット輪5e、5f、5g、5aも回転するので、ついで回転軸8を経てアーム7を回転する。前記のようにして、ハンド6は回転軸14を中心にして広い範囲をカバーすることができる。
In the above embodiment, when the
前記伝導系は総て無接触であるから、伝導系から発塵されるおそれはきわめて小さくなる。 Since the conductive systems are all contactless, the risk of dust generation from the conductive system is extremely small.
前記実施例のマグネット輪を真空中で使用する場合には、マグネット輪5の外壁へ発ガス防止層15を設ける(図3(e))。前記発ガス防止層15は、発ガスのない(又は極めて少ない)金属をメッキして設ける。例えばニッケルメッキ3、銅メッキ4を交互に施し、4層にする。このメッキ層は4層に限定されないが、層が少ないと(例えば1層)、発ガスのおそれがあり、多層(5層又はそれ以上)にすると、隣接マグネット輪の間隔が広くなって伝達力の低下を招くおそれがあるので、通常4層を用いる。
When the magnet ring of the above embodiment is used in a vacuum, a gas
1 支持管
2 Oリング
3 ニッケルメッキ
4 銅メッキ
5、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g マグネット輪
6 ハンド
7 アーム
8、11、14 回転軸
10、13 ケース
15 発ガス防止層
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JP2005110107A JP2006296018A (en) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Non-contact driving device by magnetism, and magnet ring used for the same |
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---|---|---|---|---|
JP2008256119A (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Tsubakimoto Chain Co | Cylindrical magnetic gear |
WO2013064108A1 (en) * | 2011-11-06 | 2013-05-10 | Zhao Dezheng | Biomimetic flexible tissue |
-
2005
- 2005-04-06 JP JP2005110107A patent/JP2006296018A/en active Pending
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