JPS58187649A - 磁気ネジ機構 - Google Patents

磁気ネジ機構

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Publication number
JPS58187649A
JPS58187649A JP7180182A JP7180182A JPS58187649A JP S58187649 A JPS58187649 A JP S58187649A JP 7180182 A JP7180182 A JP 7180182A JP 7180182 A JP7180182 A JP 7180182A JP S58187649 A JPS58187649 A JP S58187649A
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JP
Japan
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screw
nut
motion
magnetic
magnets
Prior art date
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Pending
Application number
JP7180182A
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English (en)
Inventor
Yoichi Tatara
多々良 陽一
Soji Shima
島 聰司
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Individual
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/005Magnetic gearings with physical contact between gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Non-Mechanical Conveyors (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁力を媒介として非接触で、ネジ2の回転運動
を部材(ナツト)4の直線運動に、または部材(ナツト
)4の直線運動をネジ2の回転運動に伝達する磁気ネジ
機構に関するものである。
本発明の第一は、e!を勾によって非l#触で、ネジの
回転運動からナツトの1α線運動への変換を行なう磁気
ネジ機構に関するものである。在来のネジ最溝によるナ
ラ−の11i線運動への伝達においてはオネジとメネジ
の2す(ペア)の結合が眸対条件であり、接触と摩擦に
よる摩耗やガタが避けられず、ボールネジの場合は構造
も複雑で高価である。
本発明は、ネジの山と溝の接触によるこれらの間顯を回
避でき、磁力を媒体としてネジとナツトが114接触で
回転運動から直線運動へ伝達できる機構である。ナツト
のネジ切りがなく構造が簡屯になること、ネジの軸に対
して食い違い軸方向の直線運動も可能となる。
本発明の第二は、運動の可逆性に関するものであって、
磁力を利用して非接触で、ナツトの直線運動をネジの回
転運動に変換伝達する磁気ネジ機構の発明である。在来
のネジ機構においては、直線運動から回転運動への変換
はネジのピッチをきわめて大きくしないと実現できない
が、摩擦に起因する自動Iヒを回避できる本発明によっ
て、ネジのピッチがある程度小さくても運動の可逆性が
実現できる。運動の可逆の条件は後述するが、したがっ
て、直線運動から回転運動への変換率(回転角/変位)
が容嚇に大きくとれる特徴があり、読取望遠鏡やダイヤ
ルゲージなどに応用できよう。
つぎに、本発明を図によって説明する。
第1図は、磁性体でできた角ネジ2および磁石3を固着
した部材(ナツト)4からなる本発明の磁気ネジ機構を
示す。ネジ2は回転自由、ナツト4はIa線運動自由で
、それぞれ軸受などで支持される。磁性体でできたネジ
山1と磁石3は微小距離はなす。ネジ山1と磁石3間の
吸引力によって、1の位置が移動してもσいに対向位置
(最短距離)を保持するように3が移動するので、ネジ
2の回転運動からナツト4の直線運動への変換伝達が非
接触で実現される。Wt力を媒介とするので伝達力に上
限はあるが在来の接触伝動に無い長所(摩擦損失や摩耗
、M音などの解消・軽減、ナツトのネジ不要なと)があ
る。さらに、ネジのかみあいが非接触である本特徴によ
って、運動の可逆性が拡大され(条件は後述するが)、
摩擦による自動11−が回避でき、その結果、同じ機構
でナツト4のjα線運動からネジ2の回転運動への変換
が在来のネジ機構より容部に実現される。
第2図は、ネジの代りに円筒面2上にネジ曲線に沿って
等間隔に磁(11を配置した本発明の磁気ネジ機構を示
す。ナツト4に固定された磁石3とjdali1間の引
/Jにより、仔いに対向位置を保ちながら、ネジ2の回
転運動とナツト4のn’4 m運動との運動伝達が目J
逆的に行なわれる。また、(滋r]の同極を相利するこ
とによって、第2図の(磁石3#と1間の斥力(反発力
)を介して、運動伝達を行うこともできる。この場合、
図示のようにネジのIIIとIIIの間の溝に沿って磁
63## が位置し運動伝達の媒体となる。
第1図と第2図において、部44’ (ナラ1−)4の
棒に沿って1ム列に複数個の磁石をネジのピッチに再し
くl’i+!1i4tすれば、磁力の増幅ができる。ま
た、第3図にtJ<すように、部材(ナラ1−)4と結
合された円筒(ナツト)4井の内面に磁石3を複数個ネ
ジ曲線に沿って配置すれば、やはり磁力が増幅され伝達
/Jの上限が大きくなる。
第4図は、本発明の一応用としての食い違い軸磁電ネジ
機構をポす。非接触伝動により、従来は+11■能であ
ったネジ2J偶による食い違い軸間の回転と直線運動の
伝達が木Wt気ネジ機構によってjyJ能になる3、ネ
ジ2の軸とナツト4の軸は角6食いJ情うイ)I置にあ
り、ナツト4上の磁石3がネジ山1(常磁性体)と最短
距離の位置で磁気引力を及ばしあい、ネジ2の回転がナ
ツト4の移動に伝達されうる。この伝動が常に継続され
る条件は、ナツトにに磁石3をa!数個、1α列等間隔
に配置すること、かつ、その間隔(ピッチ)pを 1 c o s α≦pユ2RCOtJの間にとること
である。(誘導ははふく)。
ここで、本磁気ネジ機構の運動変換が可能な条件(α=
0の場合)を記す。第一の運動、ネジの回転がナツトの
直線運動、が実現可能の条件は、第1図において、ネジ
1111とWi 53間の磁気引力(+’/r2)の水
1分7J(3の変位Xによって生じ  0 る)が、0荷Wのナツトの水平移動の摩擦抵抗(IJW
、ここで口はナツト軸受の摩擦係数)より大きいことで
ある。結果の式のみ記せば、3/22 +」w 4  (2/3   )  (Fo/ro) 
(L/41R)×((l、/4vR)2−l−1)  
’        (1)ここで、14:ネジ2のピッ
チ、R:ネジ2の半径、f滋j)である。
」(:(1)を満すように磁力(前述のようにナツト1
−のIiM (−7を複数にすれば、さらには第31゛
4のようにこれらのfa百を立体配置すれば、磁力の増
大は1i)lCo自II+にとれる)やネ少・r法を選
定することにより、fE東のネジ機構と同様の斜面効果
を利用しlこIJの拡大により、臼荷Wのナツトの水Y
41.移動が11 W以上のネジ同転力で行える。しか
も、ネジのかみあいが非接触であるから、かみあいによ
る1@擦損失がない。
リ 第二の本発明効果であるナツトの1α線運動からネ
ジの回転運動への駆動に件(運動の可逆条件)を記彰。
これも、ナツト1−の磁(1とネジ山間の磁JJの水x
V、 ’/) IJ (水)YJi向にXだけずれると
きの(滋!)の/k ’V酸成分意であって、0でない
)がネジの軸受jX1この回転摩擦抵抗1?より大きい
ことが条件である。■一連の第一の条件と同様7J関係
式%式%) (2) で表オ)される。したがって、式(2)を満すように磁
勾イ)ネジ・1′法、摩擦抵抗力Fを0!1節すること
によζ)、ネジの回転がナツトの移動によって非接制;
で実現され、かつ、式(2)を満すネジピッチ1、の最
小値をIIJいれば、回転角/変位を大きくとれる利点
がある。このIIJ点は、後述するように、ダイアルゲ
ージなと9位や力検出器に応用すれば/lid ’li
c 精度の向ににつながるであろう。
同様にして、第一の運動伝動の場合も含めて、本発明は
ス1ヘロークが自由にとれるという特徴がある。Or東
の(11刊用の運動変換や磁気アクチコエーターではス
1−ロークが小さい欠点があるが、本磁気ネジ機構に上
シつこの問題は解決される。
本発明のネジの構+iffとしては、(E東のネジなら
常磁性例のものが適用でき、また第1図のように常磁性
体の丸棒を角ネジにネジ切りするのが何効である(磁I
Jが表向晴にほぼ比例するから)。さらに、非磁性体の
円筒部にに帯状または糸(ワイA/)状の磁性イ′(を
らせん状にまきつけることもできる。らせん曲&!状に
青磁する方法もある。また第2図のように、A(久磁イ
コをらせん曲線駄に配置すれば、接着剤やn■j ll
’i7接着テープなどでrM善でき、穴や溝に埋めこむ
こともできる。これらのネジ山;’;i+の磁石イ)ナ
ツトの磁fiとしては、@1社小形で’掻1+Ii力の
セラミックI滋イjがイj効である。
木ヅh間の試+jE実験結果を述べる。第1図の場合、
ネジ2として鋳鉄製の一条のネジ(ネジ1α径40M1
11ネジピッチ22mm)を、磁百3としてネジ111
1から1.5mm mれた位jaにセラミック磁石(苗
1:類二1パル1−磁行、直径12.5 rim、肉1
’、(3mm)111)、jを軸受・シ持されたナツト
41−に固定した。その結果、ネジ2の同転によりナツ
ト4が水111移動し・)るナツトのIIJ If (
’l荷の最大値は40kg中以り8な−〕7.=((3
間が大きいとき、ネジl111と61!t62間にず第
1け生じるがスト1−1−りは!!!j (l荷のとき
と同しで、ネジの同転と1−1の対応関係にある)。
した、ナラ1−4の運動方向にそって逆むきに荷+1¥
をかけた場ffi、230g屯までに記の1−1対応が
成立し、ネジ回転数30 Orpmまでナツトは追bY
E−Cき、250 rpmで伝達動力の最大値0.12
Wであった。また、運動の可逆の成Yrが本装置で確1
yできた。
第2図の試作として、ジュラルミンの円#IJ(内径7
0mm)、J:にセラミック磁E(径14朋、厚さ7朋
、材質6明)17個を1条のらせん凹線に沿って5 m
mの深さの丸穴にそれぞれ埋めこみ、コバルト磁石(第
1図の実験と同一)をナツト(軸)I−に固定し、同様
の実験を行った。その結果、負6jr40kg屯のナツ
トの火v移動ができ、磁力の水中、Ij向の引力は11
0g市、ナツト回転数7゜rpmで最大伝達動/J0.
05Wなどが測定された。運動の[11逆性も確1xさ
れた。
第4図の食い違い軸の伝動は、第1図の試作品を食い違
い軸にして実験した。α=30度の場合ネジの回転によ
るナツトの水平移動距離は60舅禦であつ!、二。ナラ
1−の磁(13を2個にし、その間隔p二13−60朋
でナツトの移動距離は磁石1個のIJ、5合の59 m
mより増すことがわかった。また、0−80度で運動伝
達が「IJ能、運動の可逆性(ナツトからネジへの)は
α=60度まで可能であることがそれぞれ確認された。
木イδ明をまとめれば、在寮のネジ機構と比較してつぎ
のよう/工特徴がある。
(1) 非接触伝動であるから、めネジとおネジσ)か
みあいを考えずにネジ機構が溝成できる。
(2) また、かみあいによる1情擦損失や摩耗、IJ
りがない。
(3)(磁力を媒介にするので、出JJ側の負荷と人1
1’、、tはば独立となり、イ[東の接触伝達機構(ネ
ジに限らず)に′1−しる(コ荷の影響を入力側が1α
接うitでモーターのオーバーヒートや機構の破損等の
1− ″7ブルが本発明および磁’<G利用の非接触機
構にはl[い。
(4) 食い違い軸間のネジ回転からナツトの移動がI
IJ能である。
(5)ネジ回転からナツトll’j線運動への変換比、
”i h’f、 /回転角、を小さくとれるので、マイ
クロメータ〜イ」カセットメーター(読取望遠鏡)なと
の変位11111 ’、どの精度を本機構の導入により
同上できよう。
(6) 運動の可逆性が式(2)の範囲で成立するので
、ナツトの直線運動からネジの回転運動への少換比、回
転角/@位、を大きくとれる。このIG!理をダイアル
ゲージなと変位や力測定機器に適用すれは、測定精度の
向上に資し、機器の構造を簡単にできる。
第5図は、その行案図を示す。スピンドル4と連結した
コの字1トニ部l)4#に2個のflit Ui 3を
固着し、磁ff3と微小距離へだてて第1図に相当する
ネジl111が常磁性体のネジ2がスピンドルと同軸に
回転向山々持される。5は圧縮はねで復元機構である。
スピンドル4の変位がナツト4#の変位となり、磁気ネ
ジ機構(1,2,3,4+)により指♀16の回転角に
変換され、目盛盤7に指示される。本ダイアルゲージは
1.fE”JEのラックとピニオン、ナツトとネジなど
に較べて、変換比(指針の回転角/スピンドルの変位)
が容易に大きくとれるので、今位イ> l)の/1ll
l定精度を上げることができる。(ダイアルゲージはダ
イヤルゲージと同意)。
(7) ナツトはネジ構台にする必要がなく、ネジもネ
ジ加工せずに磁性体のワイヤなどをまきっければよいの
で、切削不可能なゴム様材料、もろい材料、超硬材など
を本ネジ素材にでき、セラミックスErt5との併用に
より、高熱下や海水中での使用も可能となる。金属を使
用しないで購成しうるので、機構の軽看小形化にも資す
ることができ人工臓器や人工手足の新機構として導入し
うる。
【図面の簡単な説明】
第1図 本発明の磁気ネジ機器(磁性体でできたネジ山
を有するネジの場合)の姑取図 第2図 本発明の磁気ネジ機構(らせん曲線に沿って磁
石が配置されたネジの場合)の見取図第3図 複数のm
ciを立体的に配置したナツトの構成例を示す平面およ
び側面図 第4図 食い違い軸磁気ネジ機溝の姑取図第5図 本発
明のダイヤルゲージへの応用例を示す断面図 第1Iミ1 ;′PJ 2 14 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 磁性体またはWt6でできたらせん曲線状部分1と微小
    距離へだてて位置する磁石または磁性体3間の磁力(吸
    引力または斥力)によって非接触でネジ2と部材4間の
    同転と直線運動の変換伝達を行なう磁気ネジ機構
JP7180182A 1982-04-28 1982-04-28 磁気ネジ機構 Pending JPS58187649A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7180182A JPS58187649A (ja) 1982-04-28 1982-04-28 磁気ネジ機構

Applications Claiming Priority (1)

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JP7180182A JPS58187649A (ja) 1982-04-28 1982-04-28 磁気ネジ機構

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JPS58187649A true JPS58187649A (ja) 1983-11-01

Family

ID=13471023

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JP7180182A Pending JPS58187649A (ja) 1982-04-28 1982-04-28 磁気ネジ機構

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JP (1) JPS58187649A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01209222A (ja) * 1988-02-12 1989-08-23 Hirata Kiko Kk マグネットスクリュースライダー
US5079458A (en) * 1987-09-03 1992-01-07 Peter Schuster Magnetic helix non-contacting linear drive
JPH07177724A (ja) * 1993-11-19 1995-07-14 Kanetetsuku Kk 駆動装置
JP2005530049A (ja) * 2002-05-10 2005-10-06 テクスティルマ・アクチェンゲゼルシャフト コードレス糸制御装置
JP2015152357A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 あおい精機株式会社 搬送装置

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