ベルトコンベヤおよび電磁駆動装置

本発明は概して動力駆動式コンベヤに関し、詳細には、別々に収容されたステータおよびロータによって駆動されるベルトコンベヤに関する。

コンベヤベルトは従来、減速装置、スプロケット−チェーンシステム、またはベルト−プーリシステムを介して電気モータによって回転される駆動シャフトに取り付けられたスプロケット、ドラム、またはプーリによって駆動される。これら標準的な構成要素は、破片屑および他の汚染物質に多数の隠れ場所を提供する。食品加工産業において、汚染物質および細菌に隠れ場所を提供することは問題を含んでいる。さらに、減速装置は摩滅し、給油を必要とする。

本発明の特徴を具体化するコンベヤベルト駆動装置は、軸を有する駆動シャフトに取り付けられたロータを含む。周囲駆動表面を有する駆動要素が駆動シャフトによって支持される。周囲駆動表面は、コンベヤベルトと係合するように作られ、ロータと同軸である。ステータが、ロータの周りに部分的に延在する間隙を隔ててロータから分離される。ステータは、係合されたコンベヤベルトを駆動するために、ロータと相互作用する移動性磁束波を、間隙を横切って発生させ、ロータに駆動シャフトおよび周囲駆動表面を回転させる。

別の態様では、本発明の特徴を具体化するコンベヤは、その軸の周りで駆動シャフトによって回転される駆動表面を含む。コンベヤベルトは、ベルトを前進させる駆動表面によって係合される。ロータは、ロータハウジングの中に封じ込められ、駆動シャフトに結合される。ステータは、間隙を隔ててロータから離間され、ステータハウジングの中に封じ込められる。ロータハウジングおよびステータハウジングの両方は、非磁性かつ非伝導性材料から作製される。ステータは、コンベヤベルトを前進させるために、ロータと相互作用する移動性磁束波を、間隙を横切って発生させ、ロータに駆動シャフトおよび駆動表面を回転させる。

本発明のこれら態様および特徴、ならびにそれらの利点は、以下の記載、付随する請求項、および添付図面において、より詳細に記載される。

図1aは、本発明の特徴を具体化するコンベヤベルト駆動装置で使用可能なステータの等角図である。

図1bは、図1aのようなステータと、駆動ドラム中の伝導性バーロータとを使用する駆動システムの一形態の等角図である。

図1cは、図1bの駆動システムの別の形態の等角図であり、スチール反応バーが、駆動ドラム中のロータバーを裏打ちしている。

図1dは、エンドキャップで密閉された図1bの駆動システムの等角図である。

図2は、ドラムの下でハウジングの中に封じ込められかつコンベヤベルトの外側表面を圧迫する図1aのようなステータを使用するコンベヤシステムの等角図である。

図3は、図2のようなコンベヤシステムの等角図であるが、ステータがドラムの後ろでハウジングの中に封じ込められている。

図4は、専用位置制限器を有する、図3のようなコンベヤシステムの等角図である。

図5は、図1aのようなステータがベルト戻り経路の下でハウジングの中に取り付けられた、中心駆動式コンベヤの等角図である。

図6は、ステータハウジングが戻り経路の上に配置された、図5のようなコンベヤの等角図である。

図7は、図3のような駆動システムを有するコンベヤの等角図である。

図8aは、図2のような駆動システムであるが、ドラムの代わりにスプロケットがロータになっている駆動システムの等角図である。

図8bは、ロータの中に永久磁石を有する、図8aのような駆動システムの等角図である。

図8cは、図8bのような駆動システムの等角図であり、永久磁石がハルバッハ配列で配置される。

図9aは、図8aのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ロータおよびステータは駆動スプロケットから軸方向に離間される。

図9bは、図9aのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ステータはロータを完全に囲んでいる。

図9cは、図9aのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ロータは伝導性ディスクである。

図9dは、図9aのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、ロータは両側ステータによって駆動される伝導性シリンダである。

図9eは、図9bのスプロケット駆動システムのステータ端部の等角図であり、清掃のためそのハウジングからロータハウジングは取り外されている。

図9fは、伝導性ディスクロータを有する図9cのようなスプロケット駆動システムの等角図であり、片側ステータが最小ハウジングの中に収容されている。

本発明の特徴を具体化するベルトコンベヤ駆動装置で使用可能な湾曲した線型誘導ステータが、図1aに示されている。ステータ10は、固体金属片または金属薄層から構成可能なコア12を有する。磁極14がコアから、円の弧を画定する外側磁極面16まで半径方向に延びる。磁極14の周りに巻かれたコイル18が電磁石を形成し、電磁石は交流によって通電され、磁極面16を通して磁束波を発生させる。磁束波は磁極から磁極へ一方向または他方向に移動する。(明白にするために磁極の1つだけに巻かれたコイルが図1aに示されている。)

ほとんどのモータのステータと違い、図1aのステータ10は、完全な360°の円を形成しない。代わりに、約90°の弧にわたってのみ延在する。実際に、ステータは、従来のモータステータというよりも、むしろ湾曲した線型誘導ステータに近い。

図1bはロータ20と関連付けられた図1aのステータ10を示し、ロータ20は、規則的に離間された円周方向の間隔で、ドラム24などの駆動要素の内側に埋設された複数のロータバー22から構成される。ロータバー22は、ロータの周囲に部分的に延在する間隙26によってステータ磁極面16から分離される。ステータ磁極からの磁束が間隙と交差し、電気伝導性ロータバー内に電流が誘導され、電気伝導性ロータバーがステータ磁場と相互作用する磁界を発生させる。結果として得られる力は、モータが回転し、ステータの移動する磁界を追跡することを引き起こす。ドラム24は滑らかな円筒状外周表面28を有する。規則的な間隔の外側表面の軸方向溝穴30が、コンベヤベルトの被駆動面を駆動できる駆動面32を形成する。あるいは、緊張した平らなベルトと摩擦係合しかつそれを駆動するために、外側駆動表面は溝穴で中断されず滑らかであってもよい。

図1cでは、ロータバー22は、好ましくはアルミニウムまたは別の電気伝導性材料から作製され、トルク反応バー34で裏打ちされ、トルク反応バー34は、磁束密度および駆動力を増大するために、鋼などの鉄材料から作製可能である。(本記載および請求項を通して使用される際、用語「伝導性」および「非伝導性」は電気伝導性のことを指している。)図1dに示されるように、ロータは、周囲駆動表面28とハウジングの各端部のエンドキャップ38とによって形成されるロータハウジング36の中に封じ込められる。ロータハウジングは、エンドキャップから外側に延びる駆動シャフト40に取り付けられる。ロータおよび周囲駆動表面は、互いにおよび駆動シャフトの軸42と同軸である。周囲駆動表面は、プラスチックなどの非磁性かつ非伝導性の材料から作製され、それにより、移動する磁界と干渉せず、また電流を駆動表面中に誘導させない。

図2は、ベルト駆動装置を示し、そのロータは図1dのようにロータハウジング36の中に封じ込められている。ステータは、非磁性かつ非伝導性のステータハウジング44の中に封じ込められている。ステータハウジングは、清掃し易い全体的に滑らかな外側表面を有する。コンベヤベルト46は、ベルトの内側に形成された規則的に離間された歯50の片側に沿って駆動面48を有する。歯はドラム36の周囲駆動表面28の溝穴52に受け入れられる。溝穴と境を接する駆動面32が駆動面48と係合し、ベルトをベルト移動方向54に前進させる。コンベヤベルト46は、ステータハウジング44とロータハウジング36の間の空隙26を通り抜ける。ステータハウジング44は、コンベヤベルトに対して凹状支持面47を提供し、ベルトの駆動面48が、ベルトのドラムからの出口地点56の少し手前の位置でドラム36の駆動面32によって係合されることを保証する。このように、ステータハウジングはまた、低張力の確実駆動式コンベヤベルトの位置制限器としても機能する。

図3は、ロータドラム36の後ろに取り付けられたステータハウジング58を示す。この構成では、図2の構成と違い、ベルト46は間隙26を通過しない。このため、間隙はより狭くてもよく、それによりステータからの磁束とロータとの結合力が改善される。さらに、ステータハウジング58は、コンベヤ運搬経路の延長部として形成することができる。図2および3のステータハウジング44、58はそれぞれ、ロータとステータの間の固定された間隙の幅を維持するために駆動シャフト40に取り付けられたアーム60、61を有する。図3のステータハウジング58はベルト46と接触しないので、その凹面62は位置制限器として機能できない。図3のステータハウジングの改良された形態が図4に示されており、ここで位置制限器64はステータハウジング58のアーム61の遠位端に取り付けられている。位置制限器の凹状内側表面66はベルト46に当接し、ドラムからのベルトの出口地点56の少し手前で、ベルトの歯50をドラム36の駆動面32と係合された状態に維持する。位置制限器64は脚部68によってアーム61に接続される。

図5および6は、図2〜4のような運搬経路の端部ではなく、戻り経路において駆動ユニットによって駆動されるコンベヤベルト46を示す。図5では、ステータハウジング70はドラム36の下に取り付けられ、ここでベルトはステータとロータの間隙26を通過する。図6では、ステータハウジング70’はドラム36の上に取り付けられ、ベルト46はより狭い間隙26’を通って前進しない。ステータハウジング70’は運搬経路と一体であることができる。ドラムの入口の前および出口の後ろのスナバローラ72が、ドラムの周囲のベルトラップの円周範囲を増大する。

図7は完全なコンベヤシステムを示し、ここでは図3のようなステータハウジング58が運搬経路の端部に取り付けられている。モータ制御器74が、モータ制御信号を、信号線76を介してハウジング58内のステータに送り、磁束波、ロータおよびドラム36の回転、ならびにベルト速度および方向を制御する。代わりに、モータ制御器74’を、図3に示されるようにステータハウジング58の中に取り付けることができ、これは交流線電力の接続のみを必要とする。モータ制御器は、無線RFリンク75または他の遠隔制御手段を介して、遠隔操作および監視することができる。これによりさらにコンベヤの衛生特性が改善されるであろう。

駆動要素およびロータハウジングとしてドラムを使用する代わりに、図8a〜8cの電磁駆動装置は、ロータを収容するためにより狭いスプロケットホイールを使用する。図8aでは、ロータは、駆動シャフト82に取り付けられた非磁性および非伝導性スプロケット80に埋設された一連の電気伝導性プレート78を含む。スプロケットの外側周囲表面84は、コンベヤベルト46と係合し、それを駆動する。図1cの伝導性ロータバーと同様、電気伝導性プレート78は、スチールプレートで裏打ちし、ステータとロータの間の磁気回路の磁気抵抗を低減することができる。図8aのロータ構成において、電磁駆動装置は、図1bおよび1cの駆動装置と同様、交流誘導モータとして作動する。

図8bのスプロケット86は、円周上で極性が外側北極Nと南極Sの間で交互になる永久磁石88を含む。図8cのスプロケット90では、磁石は、磁束をステータ磁極の方向に集中させるために、交互極性のハルバッハ配列92として配置される。図8bおよび8cの永久磁石ロータおよびステータは、ロータ中に永久磁石を含む形態を叩き込むことができるように、永久磁石交流モータとしてまたはブラシレス直流モータとして作動可能である。

図9aでは、ロータは、駆動シャフト98に取り付けられた標準スプロケット96から軸方向に離れたホイールの形態のロータハウジング94の中に封じ込められる。スプロケット96は、コンベヤベルトと係合する周囲駆動表面を有する。ステータは、埋め込まれたロータの外周の周りに部分的に延在するステータハウジング100の中に封じ込められる。図9bでは、ステータハウジング102の中のステータは、従来式モータを形成するためにロータホイール94を完全に囲むが、ロータおよびステータは別々のハウジングの中に封じ込められる。これら両方の例では、ロータは、図8aのスプロケットのものと同様に電気伝導性プレートを、または図8bおよび8cのものと同様に永久磁石を含むことができる。ロータおよびステータによって形成されるモータは単一のベアリング103を有し、シャフト連結器および減速装置を必要としない。および、図9eに示されるように、ロータハウジング94は、両方を簡単に清掃するために、ステータハウジング102から離れるように駆動シャフト98に沿って摺動させることができる。

図9cでは、電磁駆動装置は、図9aおよび9bのように駆動要素から軸方向に離されるが、ロータは駆動シャフト98上に取り付けられた密封伝導性ディスク104である。ステータは、ディスクの外周の周りに部分的に延在するステータハウジング106の中に封じ込められた両側ステータとして示されている。両側ステータは、磁束とディスクロータとの結合力を改善する。しかし、図9fに示されるように、片側ステータを使用してディスク104を回転させてもよく、この際、簡単な清掃のため、最小のステータハウジング107が使用される。

図9dでは、ロータドラム108は、周囲駆動表面112から軸方向に外方へ延びる延長部110を有する。延長部の電気伝導性シリンダは、ロータの周りに部分的に延在するステータハウジング114の中に封じ込められた両側ステータによって発生される磁束波によって回転されるロータとして機能する。片側ロータを使用することもできる。

本発明をいくつかの例示的な形態を参照して記載してきたが、他の形態が可能である。例えば、スプロケットとともに示される駆動システムはドラムとともに使用可能であり、逆もまた同様である。別の例として、ロータは駆動シャフトに取り付けなくてもよく、直接接続以外の方法で駆動シャフトに結合可能である。例えば、ロータは、減速装置、スプロケット−チェーンシステム、またはベルト−プーリシステムを介して駆動シャフトに結合可能である。また、詳細に記載される全ての駆動システムは、一定幅のステータとロータの間隙を有するが、間隙の幅は一定である必要はない。例えば、湾曲したロータを、ロータと接線方向の直線ステータとともに、またはロータよりさらに大きい曲率半径と、徐々に広がる空気間隙とを有する湾曲した直線ステータとともに使用することができる。従って、これらの例が示唆するように、請求項は、詳細に記載された形態に限定されない。