JP2007127214A - 磁気車の製造方法及び磁気カップリングの製造方法 - Google Patents

磁気車の製造方法及び磁気カップリングの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】水や薬液の存在する雰囲気中で使用可能なコンベア用磁気車の製造方法を提供する。
【解決手段】コンベアの回転動力伝達機構に用いられる従動磁気車及び駆動磁気車に対し、低温でガラス転化が可能なポリシラザンを用いてその表面にガラス被覆を形成する。これにより、ガラス転化処理による減磁を最小限に抑えつつ、磁気車の表面を完全に被覆して、磁石内部への水分や薬液の浸透を防止することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、食品・薬品・化粧品・電子部品等の製造ラインや、輸送、包装等の分野において、物品の搬送や処理に利用されるコンベアに関し、特に、このようなコンベアに使用される磁気車及び磁気カップリングの製造方法、及び該磁気車を用いた回転動力伝達機構に関する。
従来より、多数の搬送ローラを整列させて成る搬送路を有し、該搬送ローラの回転によって搬送路上に載置した物品を搬送するローラ式コンベアが広く用いられている。このようなコンベアにおいては、駆動モータによって駆動軸を回転させ、該駆動軸の回転を機械的伝動機構を用いて各搬送ローラに伝達することによって各搬送ローラを同時且つ同一方向に回転させている。前記機械的伝動機構としては種々のものが用いられており、例えば、図９の(a)に示すような傘歯車、(b)に示すようなネジ歯車、(c)に示すタイミングベルト（又はチェーン）、又は(d)に示す丸ベルト等が知られている。
しかし、上記のような伝動機構を用いた場合には、歯車等の伝動要素同士の摩擦によりその表面から微小粉末が発生し、これが装置の故障や周囲の汚染の原因になっていた。そこで、これを防止するものとして、磁力を利用した非接触の回転動力伝達機構を備えたコンベア装置が既に考案されている（例えば特許文献１〜３を参照）。このような非接触式の伝動機構を用いたコンベアとしては、各搬送ローラの軸端に螺旋状に磁化した従動磁気車を取り付けると共に、これと直交する駆動軸に螺旋状に磁化した駆動磁気車を取り付け、これらの磁気車が近接した状態となるように搬送ローラと駆動軸を配置することにより、駆動軸の回転力を各搬送ローラに伝達させるものなどがある。
特許第2648566号公報 特許第3217300号公報 特許第3353107号公報
しかし、このような非接触式の回転動力伝達機構に使用される強力磁石は主に粉末成形（粉末冶金）法によって製造されており、磁石素材や結合材の間に空洞が存在する多孔質の組織から成るものが多い。そのため、液体がこの空洞内に浸入しやすく、水分や酸などの薬液の浸透が起こると、磁石が酸化して組織崩壊に至る。そのため、上記のような磁力を利用した回転動力伝達機構を利用できるのは乾燥状態で使用されるコンベアに限定されていた。
上記のような非接触式の回転動力伝達機構を水分や薬液の存在下で使用できるようにするためには、磁石の内部に水や薬液が浸透しないようにその表面を完全に被覆する防水処理を施す必要がある。従来より、金属メッキや樹脂コーティングによって磁石表面をコーティングする方法が知られているが、金属メッキでは、粉末成形品内部の保有ガスやメッキ液との反応による内部からのガス放出により塗膜に穴が生じてしまい、磁石表面を完全に覆うことができなかった。また、樹脂コーティングでは、使用される高分子の特性により、水分を完全に遮断することは困難であった。
更に、溶融したガラスの中に磁石を浸漬することで磁石表面をガラスコーティングする方法も考えられる。このように磁石表面をガラスでコーティングすれば水分を遮断することが可能であるが、一般に粉末冶金法によって成形された磁石は、高温処理を行うとその磁性が低下したり失われたりしてしまうため、通常の高温ガラス化処理を行うことはできない。例えば、ネオジム磁石のキュリー温度は350℃前後であるが、ガラス溶融温度はこれよりも高温である。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、水や薬液の存在する雰囲気中で使用可能な磁気車を製造する方法、及びこのような磁気車を備えた回転動力伝達機構を提供することである。
上記課題を解決するために成された本発明に係る磁気車の製造方法は、従動軸と駆動軸を備え、周面に永久磁石のN極帯とS極帯とを交互に形成した円筒状の磁気車を駆動軸と従動軸に取り付け、従動軸と駆動軸とに設けられた磁気車が互いに近接するように該従動軸と駆動軸とを配置することによって駆動軸の回転を従動軸に伝達する回転動力伝達機構において用いられる上記磁気車の製造方法であって、
a)粉末冶金法によって円筒状の磁石素材成形品を製造する成形工程と、
b)前記成形品に対して着磁を行う着磁工程と、
c)SiO2の前駆体を前記成形品の表面に塗布する塗布工程と、
d)該SiO2の前駆体を転化させてSiO2層を形成するガラス被膜形成工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明に係る磁気車の製造方法は、更に、上記成形工程を行った直後に上記成形品の表面を溶剤系樹脂塗料で被覆する樹脂被膜形成工程を有することを特徴とするものとしてもよい。
上記塗布工程においてSiO2の前駆体を塗布する方法としては、スプレーコートやディップコートなどいかなる方法を用いてもよい。なお、上記着磁工程は、上記塗布工程及びガラス被膜形成工程の前に行ってもよく、これらの工程の後に行ってもよい。
また、上記課題を解決するために成された本発明に係る回転動力伝達機構は、従動軸と駆動軸を備え、周面に永久磁石のN極帯とS極帯とを交互に形成した円筒状の磁気車を駆動軸と従動軸に取り付け、従動軸と駆動軸とに設けられた磁気車が互いに近接するように該従動軸と駆動軸とを配置することによって駆動軸の回転を従動軸に伝達する回転動力伝達機構であって、上記従動軸及び駆動軸に取り付ける磁気車として、上記のような方法によって製造された磁気車を用いることを特徴としている。
上記回転動力伝達機構は、上述のコンベアのような駆動軸の回転を該駆動軸と直交する多数の従動軸（搬送ローラ）に伝達するものの他、磁力を利用したものであれば、いかなるものであってもよく、磁石の極数や材質、従動軸及び駆動軸の数や、その位置関係（直交、斜交、並列など）は特に限定されるものではない。なお、上記円筒状の磁石素材成形品、及び上記円筒状の磁気車とは、一方の端面から他方の端面までの径が一定の直円筒状のものに限らず、一方の端面から他方の端面に向かってテーパー状に成形された円錐体状のものであってもよい。
上記のような構成を有する本発明の磁気車の製造方法によれば、高温の溶融ガラス中に磁石を浸漬することなしに磁気車の表面にガラス被膜を形成することができるため、磁気車の磁性を損なうことなく完全な防水処理を施すことが可能となる。上記SiO2の前駆体としては、空気中の水蒸気と反応することでシリカガラスに転化するポリシラザンを用いることが望ましく、この場合、より常温に近い条件でガラス化を行うことが可能となる。
更に、上記成形工程を行った直後に上記成形品の表面を溶剤系樹脂塗料で被覆する樹脂被膜形成工程を設けた場合には、製造工程において磁石材料及び磁石が空気中で酸化するのを防止することができ、より高い品質を得ることができる。なお、本発明の磁気車の製造方法は、ネオジム磁石のほか、サマコバ磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等の種々の磁石を用いた磁気車に適用することができる。
また、このような磁気車を備えた回転動力伝達機構をコンベアに使用すれば、水分や薬液が存在する環境下で非接触式の回転駆動伝達機構を備えたコンベアを使用できるようになり、フラットパネルディスプレイ用洗浄装置などの高い清浄度が要求される洗浄装置や薬液処理装置などにも該コンベアを採用することが可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施例であるフラットディスプレイパネル用洗浄装置を示す図であり、それぞれ上面図、正面図、及び右側面図となっている。また、図４及び図５は、該洗浄装置の駆動軸端部の周辺を示す拡大上面図、及び拡大正面図であり、それぞれ一部を断面で示している。本実施例の洗浄装置は支台１１上に設けられた洗浄槽２８の内部に本発明に係るコンベアを設けた構成となっており、コンベアの搬送ローラを一定方向に回転させることにより、搬送ローラ上に載置した洗浄対象物（ガラス基板）３３を搬送しながら図示しない洗浄手段（例えば、シャワーやブラシ等）によって洗浄するものである。
各搬送ローラは、その中心軸１６の両側に軸受箱１４、１５が取り付けられており、支台１１上面の長手方向左右に立設された基準プレート１２，１３の凹部１２ａ、１３ａに該軸受箱１４、１５に設けられた溝を嵌挿することによって、各搬送ローラが支台１１上に一定の間隔で回転自在に取り付けられる。搬送ローラ軸１６の一端には、更に、軸受箱１４の外側に従動磁気車１７が取り付けられており、搬送ローラ軸１６と直交する駆動軸１８には、各搬送ローラと対応する位置に複数の駆動磁気車１９が取り付けられている。これらの駆動磁気車１９及び従動磁気車１７には、図６に示すように、その周面に永久磁石のN極帯とS極帯とが交互に螺旋状（又はスキュー（斜体）状）に形成されている。各磁気車は互いのN極帯とS極帯が最も接近した状態を保持しようとするため、各駆動磁気車１９と従動磁気車１７とを近接させた状態で駆動軸１８を回転させることにより、各搬送ローラを同時に同一の方向に回転させることができる。
洗浄槽２８は上部カバー２９、下部カバー３０、入口シャッター３１及び出口シャッター３２によって外部から遮断されており、駆動軸１８にはその両端に設けられた磁気カップリング２０、２１によって、非磁性体の隔壁２２を介して、洗浄槽２８外部に設けられた駆動モータ２３の回転動力が歯車２４，２５，２６及び外部駆動軸２７を経て伝達される構成となっている。なお、ここでは、内周側に着磁したカップリング２０によって、外周側に着磁したカップリング２１の外周を覆っているが、これとは逆に、カップリング２１がカップリング２０の外周を覆う構成としてもよい。
上記洗浄装置の使用時には、上記隔壁２２を挟んで洗浄槽側の空間はウエットな状態（水分を多く含む状態）となる。そのため、上記従動磁気車１７や駆動磁気車１９、及び内部磁気カップリング２０（隔壁２２の内側で使用される磁石）としては、水分の浸透を防止するための表面処理を施したものを用いる必要がある。そこで、本実施例においては、大気中の水分と反応してガラス転化するポリシラザンを用いてコーティングした磁気車等を使用する。以下、このようなコーティングの方法について説明する。
図８は、本実施例に係る磁気車の製造手順を示すフロー図である。まず、粉末冶金法によって円筒形の磁石素材を焼結成形し（ステップＳ１）、その後直ちに、該磁石素材に非水溶性の溶剤系樹脂を塗布する（ステップＳ２）。以下、このような樹脂塗装を施す工程（ステップＳ２）を第１次成膜と呼ぶ。この第１次成膜の目的は、焼結成形後の製造工程において、空気中における磁石素材及び磁石の酸化進行を防止することである。
このような空気中での酸化防止手段としては、磁石素材の表面にニッケルメッキ等の金属被膜を形成することも考えられるが、その場合、水や酸を含むメッキ液に磁石素材を浸漬する必要があるため、その内部に水や酸が浸透するという問題がある。また、メッキ液との反応によって生じたガスによって、塗膜に穴が空き、磁気車表面の成膜が不完全になるおそれもある。そのため、上記樹脂塗装による第１次成膜の代わりにこのような金属被膜の形成を行うことは好ましくない。
続いて、第１次成膜を施した磁気車に対し、着磁装置による着磁を行う（ステップＳ３）。この時、各磁気車の周面には、図６に示すように螺旋状（又はスキュー状）のN極帯とS極帯が交互に形成されるようにする。
着磁させた磁気車を溶剤で洗浄した後（ステップＳ４）、ポリシラザンを含む溶剤に浸漬させ（ステップＳ５）、液切り後、120℃のオーブン内で約1時間保持することにより溶剤を乾燥させる（ステップＳ６）。その後、オーブン内に水蒸気を導入し、90℃、湿度80％以上で3時間保持することにより、ポリシラザンをシリカガラスに転移させる（ステップＳ７）。以下、このようなシリカガラス被膜を形成する工程（ステップＳ５〜Ｓ７）を第２次成膜と呼ぶ。なお、上記ポリシラザンを含む溶剤としては、例えば、クラリアント社製のパーヒドロポリシラザン溶液「アクアミカ」（登録商標）を好適に用いることができる。
第２次成膜が完了したら、オーブン内の温度を50℃以下まで下げ（ステップＳ８）、完成した磁気車をオーブンから取り出す（ステップＳ９）。
着磁後の磁石は、高温に晒されると減磁し、常温に戻っても磁力が完全には戻らない性質がある。最も熱に弱いネオジム磁石の場合、120℃に上昇後に常温に戻した場合、数％の減磁が起こる。そのため、上記第１次成膜、着磁、第２次成膜の工程を、第１次成膜、第２次成膜、着磁の順に行ってこのような高温による減磁を防止するようにしてもよい。但し、ガラス被膜は数μmの厚みであり、わずかな衝撃でも欠けてしまうおそれがあるため、第２次成膜は最後に行う方が望ましく、磁気車の磁力のマージンを見込んで着磁を行った後に第２次成膜を行った方が、安定した品質を得ることができる。
なお、磁気カップリング用磁石にガラス被膜を形成する場合にも上記と同様の手順を用いることができる。
このように、低温でのガラス転化が可能なポリシラザンを用いて磁気車の表面にガラス被膜を形成することにより、高温による減磁を最小限に抑えつつ、磁石内部への水分や薬液の浸入を完全に防止することができる。従って、本実施例の磁気車は、水分や薬剤を含んだ雰囲気中でも用いることが可能であり、上述のような洗浄装置や薬液処理装置等におけるコンベアに好適に使用することができる。また、第１次成膜によって磁石素材の表面を樹脂で被覆することにより、製造工程における空気中での磁石素材や磁石の酸化を防止することができ、より高い品質を得ることができる。
以上、実施例を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲において種々の変更が許容されるものである。例えば、従動磁気車１７及び駆動磁気車１９の構成は図６に示すものに限らず、図７に示すように、駆動磁気車１９を駆動軸１８のほぼ全長に渡って設けた構成としたり、従動磁気車１７の周面には螺旋状やスキュー状でなく幅のある直線状のN極帯とS極帯を交互に設けた構成としたりすることもできる。
本発明の一実施例に係る洗浄装置の上面図。 同実施例に係る洗浄装置の正面図。 同実施例に係る洗浄装置の右側面図。 同実施例に係る洗浄装置の駆動軸の末端部の一部断面を示す拡大上面図。 同実施例に係る洗浄装置の駆動軸の末端部の一部断面を示す拡大正面図。 同実施例に係る駆動磁気車及び従動磁気車を示す斜視図。 駆動磁気車及び従動磁気車の別の例を示す斜視図。 同実施例に係る磁気車の製造手順を示すフロー図。 従来のコンベアにおける機械的伝動機構の例を示す図であり、(a)は傘歯車を用いたもの、(b)はネジ歯車を用いたもの、(c)はタイミングベルトを用いたもの、(d)は丸ベルトを用いたものである。
符号の説明
１１…支台
１２、１３…基準プレート
１２ａ、１３ａ…凹部
１４、１５…軸受箱
１６、９３…搬送ローラ軸
１７…従動磁気車
１８、９２…駆動軸
１９…駆動磁気車
２０…内部磁気カップリング
２１…外部磁気カップリング
２２…非磁性体隔壁
２３、９１…駆動モータ
２４…モータ軸歯車
２５…中間軸歯車
２６…駆動軸歯車
２７…外部駆動軸
２８…洗浄槽
２９…上部カバー
３０…下部カバー
３１…入口シャッター
３２…出口シャッター
３３…洗浄対象物

Claims (7)

  1. 従動軸と駆動軸を備え、周面に永久磁石のN極帯とS極帯とを交互に形成した円筒状の磁気車を前記駆動軸と従動軸に取り付け、従動軸と駆動軸とに設けられた磁気車が互いに近接するように該従動軸と駆動軸とを配置することによって駆動軸の回転を従動軸に伝達する回転動力伝達機構において用いられる上記磁気車の製造方法であって、
    a)粉末冶金法によって円筒状の磁石素材成形品を製造する成形工程と、
    b)前記成形品に対して着磁を行う着磁工程と、
    c)SiO2の前駆体を前記成形品の表面に塗布する塗布工程と、
    d)該SiO2の前駆体を転化させてSiO2層を形成するガラス被膜形成工程と、
    を有することを特徴とする磁気車の製造方法。
  2. 更に、上記成形工程を行った直後に上記成形品の表面を溶剤系樹脂塗料で被覆する樹脂被膜形成工程を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気車の製造方法。
  3. 上記SiO２の前駆体がポリシラザンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気車の製造方法。
  4. 異なる環境中に配設された２つの駆動軸の間で隔壁を介して回転を伝達する磁気カップリングの製造方法であって、
    a)粉末冶金法によって磁石素材成形品を製造する成形工程と、
    b)前記成形品に対して着磁を行う着磁工程と、
    c)SiO2の前駆体を前記成形品の表面に塗布する塗布工程と、
    d)該SiO2の前駆体を転化させてSiO2層を形成するガラス被膜形成工程と、
    を有することを特徴とする磁気カップリングの製造方法。
  5. 更に、上記成形工程を行った直後に上記成形品の表面を溶剤系樹脂塗料で被覆する樹脂被膜形成工程を有することを特徴とする請求項４に記載の磁気カップリングの製造方法。
  6. 上記SiO２の前駆体がポリシラザンであることを特徴とする請求項４又は５に記載の磁気カップリングの製造方法。
  7. 従動軸と駆動軸を備え、周面に永久磁石のN極帯とS極帯とを交互に形成した円筒状の磁気車を駆動軸と従動軸に取り付け、従動軸と駆動軸とに設けられた磁気車が互いに近接するように該従動軸と駆動軸とを配置することによって駆動軸の回転を従動軸に伝達する回転動力伝達機構であって、上記従動軸及び駆動軸に取り付ける磁気車として、請求項１〜３のいずれかに記載の方法によって製造された磁気車を用いることを特徴とする回転動力伝達機構。
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