JP2018157616A - Power generation system in linear motion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軌道部材に対して相対移動する移動部材を有する直動装置において、当該相対移動により発電を行う発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system that generates power by a relative movement in a linear motion device having a moving member that moves relative to a track member.
工作機械や搬送装置で広く利用されているリニアガイド等の直動装置は、モータ等のアクチュエータによって駆動されることで振動を生じたり、摩擦によって発熱したりする。これらの振動や温度は直動装置の寿命に影響する。したがって、直動装置をメンテナンスするために寿命に影響を及ぼすこれらのパラメータを測定するセンサ(加速度センサや温度センサ等)を装置内の該当箇所に配置し、その値の取得が行われる。一般に、これらのセンサによるパラメータの取得や、その取得されたパラメータ値を外部の処理装置に伝送を行うためには、当該センサや伝送装置への電力供給が必要となる。一例としては、有線の給電線により電力の供給が行われる。 Linear motion devices such as linear guides that are widely used in machine tools and conveyors generate vibrations when driven by actuators such as motors, or generate heat due to friction. These vibrations and temperatures affect the life of the linear motion device. Therefore, sensors (acceleration sensors, temperature sensors, etc.) that measure these parameters that affect the life in order to maintain the linear motion device are arranged at appropriate locations in the device, and the values are acquired. In general, in order to acquire parameters by these sensors and to transmit the acquired parameter values to an external processing device, it is necessary to supply power to the sensors and the transmission device. As an example, power is supplied by a wired power supply line.
また、上記のように給電線で電力を供給すると、直動装置の駆動に伴って給電線も変位することになり、その変位に起因して給電線に負荷が掛かり給電線の断線が生じるおそれがある。そこで、例えば特許文献1に示すように、給電線のように有線の電力供給線を用いずに、直動装置内のセンサ等に電力を供給する技術が開発されている。当該技術では、直動装置の軌道部材側に永久磁石が、表面側の磁極が交互に異なるように配置され、且つ、直動装置の移動部材側には発電用のコイルが配置されている。そして、移動部材が相対移動することで、コイル部材を通過する磁束の変化に伴って発電が行われ、その発電電力が移動部材内のセンサ等に供給されている。
In addition, when power is supplied through the power supply line as described above, the power supply line is also displaced as the linear motion device is driven, and the power supply line may be loaded due to the displacement, and the power supply line may be disconnected. There is. Therefore, for example, as shown in
従来技術のように、直動装置の軌道部材側に永久磁石を配置し、移動部材側にコイル部材を配置して、該移動部材の移動に伴って発電を行う場合、移動部材が相対移動を行う範囲において軌道部材側に永久磁石を配置しなければならず、その構成には多くのコストを要することになる。また、軌道部材側に永久磁石を配置することで、直動装置が設置される機械(例えば、工作機械や搬送装置等)で生じた金属屑等の粉塵が永久磁石に吸引され付着することで、移動部材の相対移動を阻害する原因となり得る。 When the permanent magnet is arranged on the track member side of the linear motion device and the coil member is arranged on the moving member side as in the prior art, and the power generation is performed along with the movement of the moving member, the moving member performs relative movement. A permanent magnet must be arranged on the side of the track member in the range to be performed, and its configuration requires a lot of cost. Moreover, by arranging the permanent magnet on the raceway member side, dust such as metal scrap generated in a machine (for example, a machine tool or a conveying device) in which the linear motion device is installed is attracted to and adhered to the permanent magnet. This can cause a relative movement of the moving member.
このように直動装置は、軌道部材上を移動部材が相対移動するように構成されるため、従来技術では、効率的な発電、すなわちその相対移動に伴った連続的な発電を行うことは困難である。また、直動装置における種々のパラメータ取得を効果的に行うために、移動部材側に搭載される、電力を消費する装置(センサ等)の数は増え、また、当該電力消費装置の稼働時間も長くなる傾向にある。このような傾向に十分に対応するためには、更なる効率的な発電技術が求められるが、従来技術では十分に対応することは困難である。 As described above, the linear motion device is configured such that the moving member relatively moves on the raceway member. Therefore, it is difficult to perform efficient power generation, that is, continuous power generation accompanying the relative movement in the related art. It is. Further, in order to effectively acquire various parameters in the linear motion device, the number of devices (sensors, etc.) that consume power is increased on the moving member side, and the operating time of the power consumption device is also increased. It tends to be long. In order to sufficiently cope with such a trend, more efficient power generation technology is required, but it is difficult to sufficiently cope with the conventional technology.
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、軌道部材に対して相対移動する移動部材を有する直動装置において、効率的に、その相対移動に伴って連続的な発電を可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a linear motion apparatus having a moving member that moves relative to a track member, it is possible to efficiently generate power continuously with the relative movement. The purpose is to provide the technology.
本発明において、上記課題を解決するために、直動装置の移動部材側に、移動部材の相対移動に伴って回転自在に構成される回転磁石部を配置し、その回転により生じる磁束変化を利用してコイル部材による発電を行う構成を採用した。これにより、軌道部材側には永久磁石を配置することなく発電が可能となり、従来技術のような課題の発生を抑制することができる。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a rotating magnet portion configured to be rotatable in accordance with the relative movement of the moving member is disposed on the moving member side of the linear motion device, and a magnetic flux change caused by the rotation is used. Thus, a configuration in which power is generated by the coil member is adopted. Thereby, it becomes possible to generate electric power without arranging a permanent magnet on the raceway member side, and the occurrence of problems as in the prior art can be suppressed.
詳細には、本発明は、長手方向に沿って延在し金属製の表面部を有する軌道部材と、複数の転動体を介して前記軌道部材に対向するように配置され、且つ該軌道部材の前記長手方向に沿って相対的に移動可能な移動部材と、を有する直動装置における発電システムであって、当該直動装置と、複数の永久磁石が回転自在に軸支される回転磁石部であって、該回転磁石部の回転周面上に異なる磁極が交互に形成された回転磁石部と、前記回転磁石部の回転軸が、前記軌道部材の長手方向に対して所定角度で交差するように、且つ、該回転磁石部の回転周面の一部が前記表面部と対向し且つ該回転周面の一部と該表面部との距離が、該移動部材の該軌道部材に対する相対移動によって該表面部に渦電流を生成する所定距離となるように、該回転磁石部を前記移動部材に配置する配置部と、前記移動部材の前記軌道部材に対する相対移動に伴って回転する前記回転磁石部に近接して配置されたコイル部材を有し、該回転磁石部の回転により該コイル部材を通過する磁束変化により発電する発電部と、を備える。 More specifically, the present invention is arranged such that a raceway member extending along the longitudinal direction and having a metal surface portion is disposed to face the raceway member via a plurality of rolling elements, and the raceway member A power generation system in a linear motion device having a moving member relatively movable along the longitudinal direction, wherein the linear motion device and a rotating magnet portion on which a plurality of permanent magnets are rotatably supported The rotating magnet portion in which different magnetic poles are alternately formed on the rotating circumferential surface of the rotating magnet portion and the rotation axis of the rotating magnet portion intersect at a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the track member. In addition, a part of the rotating circumferential surface of the rotating magnet part faces the surface part, and the distance between the part of the rotating circumferential surface and the surface part is determined by relative movement of the moving member with respect to the track member. The rotating magnets are arranged so as to have a predetermined distance for generating eddy currents on the surface portion. And a coil member disposed in the vicinity of the rotating magnet unit that rotates as the moving member moves relative to the track member, and the rotating magnet unit rotates. And a power generation unit that generates electric power by changing a magnetic flux passing through the coil member.
本発明の発電システムが適用される直動装置は、軌道部材と移動部材とを有しており、軌道部材には金属製の表面部が設けられている。また当該発電システムでは、配置部により回転磁石部が移動部材に配置されている。この回転磁石部は、複数の永久磁石が回転自在に軸支されるように構成され、その軸支により回転磁石部が回転する状態においてその周方向に形成される面である回転周面上には、異なる磁極が交互に形成される。このような回転磁石部が配置部により配置されることで、軌道部材に対して回転磁石部が所定の相対関係に置かれることになる。 The linear motion device to which the power generation system of the present invention is applied has a track member and a moving member, and the track member is provided with a metal surface portion. Moreover, in the said electric power generation system, the rotating magnet part is arrange | positioned by the arrangement | positioning part at the moving member. The rotating magnet portion is configured such that a plurality of permanent magnets are rotatably supported on the rotating circumferential surface, which is a surface formed in the circumferential direction in a state where the rotating magnet portion is rotated by the shaft support. Are alternately formed with different magnetic poles. By arrange | positioning such a rotary magnet part by an arrangement | positioning part, a rotary magnet part will be set | placed by the predetermined | prescribed relative relationship with respect to a track member.
そして、当該所定の相対関係は、移動部材の相対移動に伴って、回転磁石部からの磁束により表面部に渦電流が形成されるとともに、その渦電流による磁界によって回転磁石部の回転を実現する関係である。具体的には、当該関係は、上記の通り、回転磁石部の回転軸が軌道部材の長手方向に対して所定角度で交差し、且つ、回転周面の一部とそれが対向する表面部との距離が、該移動部材の相対移動によって該表面部に渦電流を生成する所定距離となる関係である。当該所定角度は、回転磁石部の回転軸が、軌道部材の長手方向に平行となる角度以外の交差角度であればよく、好ましくは軌道部材の長手方向に直交する角度である。 And the said predetermined relative relationship implement | achieves rotation of a rotating magnet part with the magnetic field by the eddy current while a eddy current is formed in the surface part by the magnetic flux from a rotating magnet part with the relative movement of a moving member. It is a relationship. Specifically, as described above, the relationship is such that the rotation axis of the rotating magnet section intersects the longitudinal direction of the track member at a predetermined angle, and a part of the rotating circumferential surface and the surface portion facing it. Is a predetermined distance for generating an eddy current in the surface portion by relative movement of the moving member. The predetermined angle may be an intersecting angle other than an angle at which the rotation axis of the rotating magnet portion is parallel to the longitudinal direction of the track member, and is preferably an angle orthogonal to the longitudinal direction of the track member.
このように配置部により表面部に対して回転磁石部が非接触状態で配置されることで、移動部材が軌道部材に対して相対移動すると、金属製の表面部上に渦電流が発生する。そして、移動部材は相対移動を行うことで、この渦電流による磁力(反発力)が回転磁石部を回転させるモーメントを発生させることになる。そして、回転磁石部が回転すると、それが有する複数の永久磁石による磁束が変動することになる。その結果、回転磁石部に近接して配置されているコイル部材を通過する磁束が変動し、その変動によりコイル部材を有する発電部で発電が行われることになる。このように発電部により発電された電力は、移動部材に搭載されている、種々の供給電力により作動する装置(センサ等)に供給することが可能である。 Thus, when the moving member is moved relative to the track member by arranging the rotating magnet portion in a non-contact state with respect to the surface portion by the arranging portion, an eddy current is generated on the metal surface portion. Then, the moving member performs relative movement, so that the magnetic force (repulsive force) due to the eddy current generates a moment for rotating the rotating magnet portion. And if a rotating magnet part rotates, the magnetic flux by the several permanent magnet which it will have will fluctuate | variate. As a result, the magnetic flux passing through the coil member disposed in the vicinity of the rotating magnet unit varies, and the power generation is performed in the power generation unit having the coil member due to the variation. Thus, the electric power generated by the power generation unit can be supplied to a device (such as a sensor) that is mounted on the moving member and operates with various supply electric power.
なお、表面部に渦電流を発生させるためには、表面部は金属製である必要があるが、当該表面部は非磁性体の金属製でもよく又は磁性体の金属製でもよい。一般に、表面部が磁性体の金属製である場合には、非磁性体である場合と比べて渦電流による磁力(反発力)
よりも吸引力が大きくなり回転磁石部の円滑な回転を却って阻害する可能性がある。そのため、表面部が非磁性体の金属製であることが好ましい。
In order to generate an eddy current in the surface portion, the surface portion needs to be made of metal, but the surface portion may be made of a nonmagnetic metal or a magnetic metal. In general, when the surface is made of a magnetic metal, the magnetic force (repulsive force) due to eddy currents compared to a nonmagnetic material
There is a possibility that the attractive force becomes larger than that and the smooth rotation of the rotating magnet portion is obstructed. Therefore, the surface portion is preferably made of a nonmagnetic metal.
このように回転磁石部を移動部材側に配置させて、軌道部材に対する移動部材の相対移動に伴って回転磁石部が回転するように構成することで、当該相対移動に伴って連続的な発電を行うことが可能となる。このとき回転磁石部は軌道部材に対して非接触状態であるため、回転磁石部の摩耗、破損の心配はない。また、移動部材が相対移動を継続する限り、回転磁石部の回転も継続されることになるため、発電容量も比較的大きくなり、電力供給先となる装置の数を増やし、又は、当該装置の稼働時間を長くすることが可能となる。 In this way, the rotating magnet portion is arranged on the moving member side so that the rotating magnet portion rotates with the relative movement of the moving member with respect to the track member, so that continuous power generation is performed with the relative movement. Can be done. At this time, since the rotating magnet portion is in a non-contact state with respect to the track member, there is no fear of the rotating magnet portion being worn or damaged. In addition, as long as the moving member continues relative movement, the rotation of the rotating magnet unit is continued, so that the power generation capacity is relatively large and the number of devices that are power supply destinations is increased, or The operating time can be extended.
軌道部材と移動部材を有する直動装置において、効率的に、該移動部材の相対移動に伴って連続的な発電が可能となる。 In a linear motion device having a track member and a moving member, it is possible to efficiently generate power continuously with relative movement of the moving member.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
図1は転がり案内装置の一つであるリニアガイド1における発電システムの一実施形態を示す斜視図である。このリニアガイド1は、本発明の直動装置に相当し、直線状に形成された軌道レール3と、複数の転動体として複数のボールを介して軌道レール3にチャネル状に組み付けられると共に内部にボールの無限循環路を備えた移動部材としての移動ブロック2とから構成されており、ボールが移動ブロック2の無限循環路内を循環することで該移動ブロック2が軌道レール3上を長手方向に相対移動するようになっている。軌道レール3は、金属製である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a power generation system in a
軌道レール3は断面略矩形状に形成される。また、軌道レール3はレール本体30を有し、後述する図5に示すようにレール本体30の上面33から下面方向に、ボルト取付孔32が上面33の長手方向中心軸に沿って所定の間隔に形成されている。このボルト取付孔32に鋼製の固定ボルトを締結することで軌道レール3をベッド、コラム等の固定部材35に対して固定することができる(図5を参照)。なお、本実施例1においては、ボルト取付孔32を隠すように軌道レール3の長手方向に延在する金属製のカバー部材30aが、この軌道レール3の上面33上に配置されている。なお、カバー部材30aは、非磁性体の金属製(例えば、アルミニウム製)である。このようにカバー部材30aが設けられている場合は、当該カバー部材30aと軌道レール3が本発明の軌道部材に相当する。
更に、この軌道レール3の、ボルト取付孔32と干渉しない左右側面には、前記ボールが転走する二条のボール転走面31が長手方向に沿ってそれぞれ形成されており、当該軌道レール3には合計四条のボール転走面31が形成されている。尚、本実施形態に係る軌道レール3では四条のボール転走面31が形成されているが、これらボール転走面31の条数及び配置はリニアガイド1の用途及び負荷荷重の大きさに応じて適宜設定変更することができる。
The track rail 3 is formed in a substantially rectangular cross section. Further, the track rail 3 has a
Further, on the left and right side surfaces of the track rail 3 that do not interfere with the
また、移動ブロック2は、テーブル等の可動体が固定される取付面41を有するブロック本体4と、このブロック本体4の相対移動方向の両端部41a、41bのそれぞれに装着される一対の蓋体としてのエンドプレート5と、から構成されている。なお、エンドプレート5には図示されないシール部材が装着されており、該シール部材がエンドプレート5と軌道レール3の上面33との隙間を密封し、軌道レール3に付着した塵芥等の異物が移動ブロック2の内部に進入するのを防止している。また、リニアガイド1が工作機械の内部等で利用されるときには、軌道レール3が、鉄片等の切削屑を含むクーラントに晒される場合もあり、このような切削屑等が異物として移動ブロック2の内部に進入するのを上記シール部材で防いでいる。
The moving
ここで、長期間にわたってリニアガイド1が使用されると、シール部材の経年劣化等により移動ブロック2の内部に異物が進入しやすくなる。移動ブロック2の内部に異物が進入してしまうと、その直動動作に影響を及ぼし振動が発生しやすくなる。そのため、リニアガイド1の異常が表面化する前に、移動ブロック2の動作状態を、リニアガイド1の動作、特に移動ブロック2の動作に基づいて把握し、リニアガイド1のメンテナンスをユーザに通知するのが好ましい。そこで、リニアガイド1には、ブロック本体4の両側端部に設けられたエンドプレート5のうち、端部41a側に設けられたエンドプレート5の外側に、移動ブロック2の相対移動時の振動を検出する振動検出装置10が取り付けられている。具体的には、振動検出装置10は、移動ブロック2の振動を検出するための加速度センサ11を有し、そこで検出された加速度データは、無線モジュール14によりリニアガイド1の外部にある情報処理装置100に無線で伝送される。なお、振動検出のための加速度センサ11の他に、所望のパラメータ(例えば、温度等)を検出する他のセンサが、振動検出装置10に設けられてもよい。このように伝送されてくる加速度データを利用して、情報処理装置100は、リニアガイド1の移動ブロック2に異常な振動が生じていないか診断するための診断処理を実行し、その診断結果に基づいてユーザにリニアガイド1のメンテナンスに関する通知を行うことができる。また無線モジュール14を利用することで、情報処理装置100に加速度データを伝送するために伝送ケーブルを利用せずにすみ、その断線を懸念する必要がなくなる。
Here, when the
一方で、このように移動ブロック2の動作状態に関するパラメータを検出、取得するために加速度センサや無線モジュールを利用するためには、これらに対して作動させるための電力を供給する必要がある。特に、移動ブロック2の状態を定期的に検出、取得するためには、その作動電力を安定して連続的に供給することが要求される。電力供給に関しては、二次電池を振動検出装置10に搭載することもできるが、その場合、二次電池を配置する空間が必要となり移動ブロック2が大型化してしまい、また、二次電池の容量も有限であるため何れはその交換が必要となり、ユーザの利便性が高いとは言えない。また、電力を外部の電源から動力ケーブルを介して供給することも可能であるが、その場合は、移動ブロック2の相対移動に伴う動力ケーブルの断線がやはり懸念される。
On the other hand, in order to use an acceleration sensor or a wireless module in order to detect and acquire parameters regarding the operation state of the moving
そこで、本実施例では、振動検出装置10に、加速度センサ11と無線モジュール14を駆動するために必要な電力を発電する発電モジュール20と、発電モジュール20によって発電された電力に対して所定の電気的処理、すなわち整流及び昇圧に関する処理を行う処理回路12と、処理回路12によって処理された後の電力を蓄電する蓄電装置(キャ
パシタ)13等を有している。蓄電装置13に蓄電された電力は、図示されない制御装置によって、加速度センサ11及び無線モジュール14に供給制御される。なお、発電モジュール20、加速度センサ11、処理回路12、蓄電装置13、無線モジュール14、及びこれらを電気的に接続するケーブル等は、保護のために振動検出装置10の装置本体10aの内部に配置されている。
Therefore, in the present embodiment, the
ここで、図2及び図3に基づいて、発電モジュール20について説明する。図2は、発電モジュール20の概略構成を示す図であり、図3は、軌道レール3側の構成に対する発電モジュール20の相関関係を説明するための図である。発電モジュール20では、筒状のベース部材22の表面側に断面が扇型の永久磁石21が6つ配置されており、ベース部材22の内側には回転軸23が嵌め込まれている。そして、回転軸23は、振動検出装置10の装置本体10aに対して回転自在に取り付けられている。したがって、6つの永久磁石21は、回転軸23を中心として一体となって回転可能に配置され、この6つの永久磁石21の回転の周方向には、概ね連続する回転周面200が形成される(図3(a)を参照)。更に、6つの永久磁石21のそれぞれの、回転周方向の表面は異なる磁極が交互に並ぶように各永久磁石21の磁気特性が設定されている。このように回転軸23、ベース部材22、6つの永久磁石21による回転自在の構成である磁石回転プレート20Aが、本発明の回転磁石部に相当する。
Here, the
そして、発電モジュール20では、当該磁石プレートの周囲を囲むように、具体的には、磁石回転プレート20Aが回転している場合でも磁石回転プレート20Aを内部に包むように、巻かれて形成されたコイル部材25が配置されている。すなわち、コイル部材25の内側に、磁石回転プレート20Aは配置されている。また、このコイル部材25は、固定フレーム24を介して、振動検出装置10の装置本体10aに固定されている。したがって、仮に磁石回転プレート20Aが、回転軸23を中心として回転すると、コイル部材25を貫く永久磁石21による磁束が変動することにより、コイル部材25に電流が生じ発電が行われることになる。よって、固定フレーム24及びコイル部材25は、本発明の発電部に相当する。
In the
ここで、回転軸23、ベース部材22、6つの永久磁石21による上記の磁石回転プレート20Aは、装置本体10aに回転軸23を中心軸として回転自在に取り付けられるが、移動ブロック2の相対移動に伴い磁石回転プレート20Aが軌道レール3側との間に生じる磁力により連続的に回転するように、その際の軌道レール3側の構成に対する磁石回転プレート20Aの相関関係が決定されている。
Here, the rotating
その相関関係について、図3に基づいて説明する。図3の上段(a)には、上記磁石回転プレート20Aを振動検出装置10の側面から見た場合の、磁石回転プレート20Aと軌道レール3側の構成との相対的な位置関係が示されている。図3(a)において、図面の左右方向が軌道レール3の長手方向(図中、破線矢印の方向)に該当する。同図に示すように、回転周面200が、6つに永久磁石21の表面で形成されており、同図において回転周面200の最下点が、軌道レール3側のカバー部材30aと対向し、当該最下点とカバー部材30aとの距離が所定距離Δhとされている。また、図3の下段(b)には、磁石回転プレート20Aを振動検出装置10の上方から見た場合の、磁石回転プレート20Aと軌道レール3側の構成との相対的な位置関係が示されている。図3(b)において、図面の上下方向が軌道レール3の長手方向(図中、破線矢印の方向)に該当する。また、回転軸23の軸線は図中一点鎖線で表されており、当該軸線の延在方向は、軌道レール3の長手方向と直交する相関となっている。
The correlation will be described with reference to FIG. The upper part (a) of FIG. 3 shows the relative positional relationship between the
このように軌道レール3側の構成に対する磁石回転プレート20Aの相関関係が決定されると、移動ブロック2が軌道レール3に対して相対移動すると(図3においては、磁石
回転プレート20Aが軌道レール3の長手方向に沿って移動することと同一視できる)、磁石回転プレート20Aが有する永久磁石21からの磁束の変位により、軌道レール3側の、磁石回転プレート20Aに近いカバー部材30aの表面上に渦電流が発生する。更に、この渦電流により生じる磁力によって磁石回転プレート20Aに含まれる永久磁石21に対して磁力が作用し、磁石回転プレート20Aを回転軸23を中心に回転させるモーメントが生じることになる。そして、このモーメントは、移動ブロック2が相対移動することで連続的に発生することになる。この結果、移動ブロック2が軌道レール3に対して相対移動すると、カバー部材30a上の渦電流を介して磁石回転プレート20Aが回転されることになる(図3(a)、(b)において、回転方向は白抜き矢印で示されている)。
When the correlation of the
なお、カバー部材30a上に発生する渦電流は、上記所定距離Δhに依存して変化する。したがって、永久磁石21の磁力を考慮し、磁石回転プレート20Aに対して、連続的な回転を生ぜしめるモーメントが好適に掛かるように所定距離Δhが決定される。すなわち、所定距離Δhが長すぎると、カバー部材30a上に発生する渦電流が弱くなり、磁石回転プレート20Aを回転させるモーメントを十分に発生させることが困難となる。また、所定距離Δhが短すぎると、カバー部材30a上に発生する渦電流が強くなるが、磁石回転プレート20Aとカバー部材との間に働く磁力(吸引力)が過大となり、磁石回転プレート20Aの回転を却って阻害することになる。なお、本実施例では、カバー部材30aは非磁性体の金属で形成されているため、磁石回転プレート20Aとカバー部材との間に働く磁力(吸引力)は大きくなりにくい。その結果、当該磁力が阻害要因となって磁石回転プレート20Aの回転を阻害する状態を回避できることが期待される。
The eddy current generated on the
また、図3(b)に示すように、回転軸23の軸線の延在方向と、軌道レール3の長手方向とが直交する相関関係となっている。この結果、軌道レール3に対する移動ブロック2の相対移動が行われると、渦電流によって生じる磁力が、効率的に上記磁石回転プレート20Aの回転モーメントとして作用することになる。
Further, as shown in FIG. 3B, there is a correlation in which the extending direction of the axis of the
以上より、軌道レール3側に対する磁石回転プレート20Aの相対的な配置関係により、移動ブロック2の相対移動に伴う、磁石回転プレート20Aの回転を効率的に、且つ、円滑に継続することが可能となる。そして、磁石回転プレート20Aが回転すると、上述したように、コイル部材25により発電されることになる。ここで、図4の上段(a)には、移動ブロック2が軌道レール3の一方の長手方向に直進移動したときに、コイル部材25により発電された電力の電圧推移を表している。この場合、上記磁石回転プレート20Aは一方向に回転し続けるため、図4(a)には、その回転速度に応じた交流電圧の推移が示されている。そして、図4の下段(b)には、処理回路12によって、その交流電圧に整流処理及び昇圧処理が施された後の電圧推移が示されている。当該電圧推移は、整流処理後であるため直流電圧の推移となっており、この処理後の電力は、蓄電装置13に蓄電されていく。なお、蓄電装置13が既に最大限に蓄電されている場合には、新たに発電された電力は蓄電装置13に印加されず、処理回路12内の所定の抵抗回路により適切に消費される。
As described above, the relative arrangement relationship of the
このように構成された発電モジュール20によれば、軌道レール3に対する移動ブロック2の相対移動に応じて、効率的に連続的な発電を行い、その発電電力を振動検出装置10内の加速度センサ11や無線モジュール14の作動電力として供給することができる。この結果、移動ブロック2の振動に関するパラメータである加速度データを好適に検出し、それを適時、情報処理装置100に無線で伝送することができる。これにより、情報処理装置100におけるリニアガイド1のメンテナンスのための情報処理を好適に実現でき、ユーザのメンテナンス作業の効率化に大きく寄与するものと期待される。また発電モジュール20は軌道レール3に対して非接触状態で発電するため、発電に伴う発電モジュール20の摩耗や破損等を回避できる。
According to the
また、本実施例では、軌道レール3側のカバー部材30a上に渦電流を発生させている。後述する図5に示すようにレール本体30の上面33にはボルト取付孔32が開口しているため、仮にカバー部材30aを配置せずに、上面33の表面に渦電流を発生させようとすると、ボルト取付孔32の開口位置を考慮しなければならない。これは、当該開口位置では、上記磁石回転プレート20Aと軌道レール3側の構成との距離が急激に大きく変化してしまい、渦電流による磁石回転プレート20Aへの磁力の作用が安定しなくなるからである。そのため、当該開口位置を避けるように磁石回転プレート20Aの大きさを制限しなければならず、以て、磁石回転プレート20Aに含まれる永久磁石量が減少し、発電モジュール20の発電能力が低下することになる。一方で、本実施例のようにカバー部材30aを用いれば、ボルト取付孔32の存在を理由に磁石回転プレート20Aの大きさを制限する必要はなくなるため、発電モジュール20の発電能力を高く維持することが可能となる。また、カバー部材30aによりボルト取付孔32内に異物(切削屑やクーラント等)が進入するのを回避することもできる。
In this embodiment, an eddy current is generated on the
次に、図5に基づいて、本発明の第2の実施例に係るリニアガイド1における発電システムについて説明する。なお、図1に示す発電システムの構成と実質的に同一の構成については、同一の参照番号を付すことでその詳細な説明を省略する。図5に示すリニアガイド1では、図1に示すカバー部材30aがレール本体30に設けられていない。そのため、レール本体30の上面33に開口するボルト取付孔32を確認することができる。そして、このボルト取付孔32にはボルトが配置され、当該ボルトにより、軌道レール3が金属製の固定部材35に対して固定される。この場合、固定部材35と軌道レール3(レール本体30)が、本発明の軌道部材に相当する。このように構成されるリニアガイド1に適用される発電システムでは、上記の実施例1で言及したボルト取付孔32の開口の影響を考慮して、振動検出装置10内に搭載される発電モジュール20を、実施例1の形態のものと異なるものとする。
Next, a power generation system in the
ここで、図6には、本実施例の振動検出装置10内に搭載される発電モジュール20を、装置本体10aの記載を省略した状態で表している。本実施例の発電モジュール20は、回転自在の構成である磁石回転プレート20Aと、円形のベースプレート20Bと、コイル部材25とを有している。また、図7には発電モジュール20の概略構成を示している。具体的には、図7の上段(a)では、発電モジュール20の構成が理解しやすいように、ベースプレート20Bの記載が省略されている。また、図7の下段(b)では、図6と同じ向きから発電モジュール20を見た状態が記載されている。
Here, FIG. 6 shows the
発電モジュール20において、ベースプレート20Bに回転軸23が回転自在に嵌め込まれており、更に当該ベースプレート20Bは、振動検出装置10の装置本体10aに固定されている。一方で、磁石回転プレート20Aは、実施例1と同じように、筒状のベース部材22の表面側に断面が扇型の永久磁石21が6つ配置されており、ベース部材22の内側には回転軸23が嵌め込まれている。したがって、6つの永久磁石21は、回転軸23を中心として一体となって、装置本体10aと繋がるベースプレート20Bに対して回転自在に配置され、この6つの永久磁石21の回転の周方向には、概ね連続する回転周面200が形成される。更に、6つの永久磁石21のそれぞれの、回転周方向の表面は異なる磁極が交互に並ぶように各永久磁石21の磁気特性が設定されている。このように回転軸23、ベース部材22、6つの永久磁石21による回転自在の構成である磁石回転プレート20Aが、本発明の回転磁石部に相当する。
In the
そして、発電モジュール20では、磁石回転プレート20Aの側面側(回転周面とは異なる各永久磁石21の表面の側)に3つのコイル部材25は位置するように、これらのコ
イル部材25はベースプレート20B上に配置されている。したがって、軌道レール3に対して移動ブロック2が相対移動すると、レール本体30の上面33に発生する渦電流を介して磁石回転プレート20Aが回転軸23を中心として回転する。その結果、3つのコイル部材25を貫く永久磁石21による磁束が変動することにより、3つのコイル部材25に電流が生じ発電が行われることになる。よって、ベースプレート20B及び3つのコイル部材25は、本発明の発電部に相当する。
In the
また、レール本体30の上面33にはボルト取付孔32が、軌道レール3の長手方向に沿って並んでいる。仮に、磁石回転プレート20Aの回転周面200がこのボルト取付孔32の開口と重なるように、発電モジュール20が上面33の上を移動すると、磁石回転プレート20Aの永久磁石21の作用による渦電流を上面33の上に効果的に発生させることが困難となる。そこで、図8に示すように、上面33を見下ろした状態において、移動ブロック2が相対移動を行ったときに、磁石回転プレート20Aの回転周面200が対向しながら通過する上面33上の領域33Aが、ボルト取付孔32の開口と重ならないように、軌道レール3に対する発電モジュール20の相関関係が決定される。このとき、磁石回転プレート20Aの回転軸の延在方向(図8中の一点鎖線矢印)が、軌道レール3の長手方向に対して直交する位置関係とされる。また、回転周面200の最下点と上面33との距離については、実施例1において図3の上段(a)に示したように上面33に渦電流が発生するのに適した所定距離Δhとなるように、軌道レール3に対する発電モジュール20の相関関係が決定される。
In addition,
このように構成された発電モジュール20によれば、ボルト取付孔32の影響を受けることなく、軌道レール3に対する移動ブロック2の相対移動に応じて、効率的に連続的な発電を行い、その発電電力を振動検出装置10内の加速度センサ11や無線モジュール14の作動電力として供給することができる。この結果、移動ブロック2の振動に関するパラメータである加速度データを好適に検出し、それを適時、情報処理装置100に無線で伝送することができる。これにより、情報処理装置100におけるリニアガイド1のメンテナンスのための情報処理を好適に実現でき、ユーザのメンテナンス作業の効率化に大きく寄与するものと期待される。
According to the
<変形例>
上記の実施例では、回転自在の構成である磁石回転プレート20Aの回転周面200が、軌道レール3の上方に位置する面(カバー部材30aや上面33)に対向するように発電モジュール20が配置され、その結果、当該軌道レール3の上方に位置する面に渦電流が発生し、それにより磁石回転プレート20Aを回転させるモーメントを発生させている。このような形態に代えて、回転周面200が、レール本体30の側方の面、望ましくはボール転走面31以外の側面に対向するように、発電モジュール20が配置されてもよい。更に、別法として、回転周面200が、固定部材35の表面に対向するように、発電モジュール20が配置されてもよい。何れの場合であっても、回転周面200とレール本体30の側面との距離、又は回転周面200と固定部材35の表面との距離は、上記渦電流の発生に適した上記所定距離Δhとされる。このような形態でも、軌道レール3に対する移動ブロック2の相対移動に応じて、効率的に連続的な発電を行うことが可能となる。
<Modification>
In the above-described embodiment, the
1・・・リニアガイド、2・・・移動ブロック、3・・・軌道レール、4・・・ブロック本体、5・・・エンドプレート、10・・・振動検出装置、10a・・・装置本体、11・・・加速度、12・・・処理回路、13・・・蓄電装置、14・・・無線モジュール、20・・・発電モジュール、20A・・・磁石回転プレート、20B・・・ベースプレート、21・・・永久磁石、22・・・ベース部材、23・・・回転軸、25・・・コイル部材、30・・・レール本体、30a・・・カバー部材、32・・・ボルト取付孔、33
・・・上面、35・・・固定部材、100・・・情報処理装置
DESCRIPTION OF
... Upper surface, 35 ... Fixing member, 100 ... Information processing device
Claims (10)
複数の永久磁石が回転自在に軸支される回転磁石部であって、該回転磁石部の回転周面上に異なる磁極が交互に形成された回転磁石部と、
前記回転磁石部の回転軸が、前記軌道部材の長手方向に対して所定角度で交差するように、且つ、該回転磁石部の回転周面の一部が前記表面部と対向し且つ該回転周面の一部と該表面部との距離が、該移動部材の該軌道部材に対する相対移動によって該表面部に渦電流を生成する所定距離となるように、該回転磁石部を前記移動部材に配置する配置部と、
前記移動部材の前記軌道部材に対する相対移動に伴って回転する前記回転磁石部に近接して配置されたコイル部材を有し、該回転磁石部の回転により該コイル部材を通過する磁束変化により発電する発電部と、
を備える、直動装置における発電システム。 A track member extending along the longitudinal direction and having a metal surface portion, and disposed so as to face the track member via a plurality of rolling elements, and relative to the track member along the longitudinal direction. A linear motion device having a movable member movable to
A rotating magnet unit in which a plurality of permanent magnets are rotatably supported, and a rotating magnet unit in which different magnetic poles are alternately formed on a rotating peripheral surface of the rotating magnet unit;
The rotating shaft of the rotating magnet unit intersects the longitudinal direction of the track member at a predetermined angle, and a part of the rotating circumferential surface of the rotating magnet unit faces the surface unit and the rotating circumference. The rotating magnet portion is arranged on the moving member so that a distance between a part of the surface and the surface portion becomes a predetermined distance that generates an eddy current in the surface portion by relative movement of the moving member with respect to the track member. An arrangement part to be
A coil member disposed adjacent to the rotating magnet portion that rotates in accordance with relative movement of the moving member with respect to the track member, and generates electric power by a magnetic flux change passing through the coil member by rotation of the rotating magnet portion; A power generation unit;
A power generation system in a linear motion device.
請求項1に記載の直動装置における発電システム。 The surface portion is a cover member that is attached to the main body of the track member so that the moving member is a surface that faces the main body of the track member and the plurality of rolling elements do not roll. is there,
The power generation system in the linear motion apparatus according to claim 1.
前記配置部は、前記移動部材が前記軌道部材の本体に対して相対移動する際に、前記回転磁石部の回転周面が前記取付孔と重ならないように、該回転磁石部を該移動部材に配置する、
請求項1に記載の直動装置における発電システム。 The track member has a predetermined fixing member to which the main body of the track member is attached, and the moving member is a surface facing the main body of the track member and the plurality of rolling elements are not facing each other. , Having a mounting hole for mounting the track member to the predetermined fixing member,
The arrangement portion is configured so that the rotating magnet portion is placed on the moving member so that the rotating circumferential surface of the rotating magnet portion does not overlap the mounting hole when the moving member moves relative to the main body of the track member. Deploy,
The power generation system in the linear motion apparatus according to claim 1.
請求項1に記載の直動装置における発電システム。 The arrangement portion arranges the rotary magnet portion on the moving member so that a rotation peripheral surface of the rotation magnet portion faces the surface portion located on a side surface of the track member.
The power generation system in the linear motion apparatus according to claim 1.
前記配置部は、前記回転磁石部の回転周面が前記所定の固定部材上の前記表面部に対して対向するように、該回転磁石部を前記移動部材に配置する、
請求項1に記載の直動装置における発電システム。 The track member has a predetermined fixing member to which a main body of the track member is attached,
The arrangement portion arranges the rotating magnet portion on the moving member such that a rotating peripheral surface of the rotating magnet portion faces the surface portion on the predetermined fixing member.
The power generation system in the linear motion apparatus according to claim 1.
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の直動装置における発電システム。 The surface portion is made of a nonmagnetic metal.
The power generation system in the linear motion apparatus according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の直動装置における発電システム。 The coil member is disposed so as to surround the rotating magnet portion rotatably supported by the coil member.
The power generation system in the linear motion apparatus according to any one of claims 1 to 6.
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の直動装置における発電システム。 The coil member is located at a position facing a surface on the rotating magnet portion different from the rotating circumferential surface, and the rotating magnet is rotated as the rotating magnet portion rotates with relative movement of the moving member with respect to the track member. Arranged at the position where the magnetic flux from the part fluctuates,
The power generation system in the linear motion apparatus according to any one of claims 1 to 6.
請求項1から請求項8の何れか1項に記載の直動装置における発電システム。 The predetermined angle is an angle orthogonal to the longitudinal direction of the track member.
The power generation system in the linear motion apparatus according to any one of claims 1 to 8.
請求項1から請求項9の何れか1項に記載の直動装置における発電システム。
A power storage device that stores the power generated by the power generation unit is further provided.
The power generation system in the linear motion apparatus according to any one of claims 1 to 9.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003022492A (en) * | 2001-04-03 | 2003-01-24 | Nsk Ltd | Wireless sensor, bearing device with sensor, and linear motion device with sensor |
JP2006273300A (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Kozato Kizai Co Ltd | Headlight for bicycle and bicycle equipped with the same |
JP2008245356A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Moriyama Denki Seisakusho:Kk | Axial gap type engine driven generator |
JP2009135344A (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Mie Denshi Kk | Guide device |
JP2014524862A (en) * | 2011-07-01 | 2014-09-25 | シュトロスマン,ディルク | Non-contact bicycle generator, vehicle lighting system and bicycle |
JP2015052362A (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | Thk株式会社 | Motion guide device with magnetic scale |
JP2016503641A (en) * | 2013-10-14 | 2016-02-04 | サンライジング エコ−フレンドリー テクノロジー カンパニー、リミテッド | Mobile induction and power generation equipment |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003022492A (en) * | 2001-04-03 | 2003-01-24 | Nsk Ltd | Wireless sensor, bearing device with sensor, and linear motion device with sensor |
JP2006273300A (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Kozato Kizai Co Ltd | Headlight for bicycle and bicycle equipped with the same |
JP2008245356A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Moriyama Denki Seisakusho:Kk | Axial gap type engine driven generator |
JP2009135344A (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Mie Denshi Kk | Guide device |
JP2014524862A (en) * | 2011-07-01 | 2014-09-25 | シュトロスマン,ディルク | Non-contact bicycle generator, vehicle lighting system and bicycle |
JP2015052362A (en) * | 2013-09-09 | 2015-03-19 | Thk株式会社 | Motion guide device with magnetic scale |
JP2016503641A (en) * | 2013-10-14 | 2016-02-04 | サンライジング エコ−フレンドリー テクノロジー カンパニー、リミテッド | Mobile induction and power generation equipment |
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