JP2005177352A - 振動型リニアアクチュエータ及びこれを駆動源とする往復式電動切断器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の可動子がバランスの取れた振幅量で往復動される構造の振動型リニアアクチュエータを、コンパクトでコストダウンの図られたものとする。
【解決手段】 複数の可動子２を固定子１に対して往復駆動させる振動型リニアアクチュエータにおいて、可動子２の往復動方向Ａに弾性変形する連結体３で可動子２同士を連結するとともに、固定子１を保持するシャーシ４と連結体３とを連結体３が回転可能な状態となるように連結し、この連結体３によって可動子２を固定子１と所定のギャップを介して対向するように支持させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、往復式電動切断器具の駆動源として利用される振動型リニアアクチュエータに関するものである。

従来から、複数の可動子を固定子に対して往復駆動させる構造の振動型リニアアクチュエータが、往復式電気かみそり等の往復式電動切断器具の駆動源として用いられている（特許文献１参照）。この振動型リニアアクチュエータは、例えば図１３に示すように各刃ヘッド（図示せず）の可動刃８０に対応した複数の可動子２を有し、これら複数の可動子２を、可動子２に設けた永久磁石と所定のギャップを隔てて対向させてある一つの固定子１で駆動するようにしたものであり、固定子１に連結されるシャーシ４と各可動子２とを、それぞれ連結体８１により連結させた構造となっていた。その為、上記した従来の振動型リニアアクチュエータにあっては、複数の可動子２のうち一つに偏って大きな負荷が生じた場合にはその可動子２の振幅のみが急激に減少してしまい、したがってバランスの取れた振幅量が得られないといった問題があった。

そこで、上記問題点を解決すべく、例えば図１４に示すように各可動子２同士を連結する板ばね９０を設け、この板ばね９０が可動子２の往復動方向に弾性変形することで一つの可動子２に偏って大きな負荷が生じた場合であっても振幅が急激に減少することを防止しようとする構造のものが提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、この振動型リニアアクチュエータにあっては、シャーシ４と各可動子２を連結させる為の連結体８１と、可動子２同士を連結させて急激な振幅減少を防止する為の板ばね９０とが共に必要であり、部品点数が増加することからコンパクト化やコストダウンという点で問題があった。
特開平７−２６５５５９号公報 特開２００３−１３４７８３号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、複数の可動子がバランスの取れた振幅量で往復動される構造であり、且つ、部品点数が少なくて済みコンパクト化やコストダウンが図られた振動型リニアアクチュエータやこれを駆動源とするを往復式電動切断器具を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明を、複数の可動子２を固定子１に対して往復駆動させる振動型リニアアクチュエータにおいて、可動子２の往復動方向Ａに弾性変形する連結体３で可動子２同士を連結し、固定子１或いはこれを保持するシャーシ４である固定体１０と、連結体３とを、連結体３が回転可能な状態となるように連結させていることを特徴としたものとする。このようにすることで、連結体３を介して可動子２を固定子１と所定のギャップを介して対向する位置に支持させておくことができ、更に、可動子２の往復動と連動して連結体３が回転をするとともに一つの可動子２の振幅が急激に減少しようとした場合には連結体３が弾性変形を生じてこれの復元力が一方の振幅の減少を防止する力として働くこととなる。即ち、上記連結体３を用いた振動型リニアアクチュエータとすることで、可動子２を支持する部材と振幅量調整用の部材とを用意して別々に組み付ける必要が無くなり、コンパクト化やコストダウンが図られるものである。

ここで、連結体３と固定体１０とを固着により連結させ、連結体３の捩り弾性変形によって該連結体３が固定体１０に対して回転可能となるようにすることが好ましい。この場合には、連結体３の一部が単位体積当りの弾性エネルギが大きい捩りばねとして働くこととなるので、連結体３全体をコンパクト化することが可能となる。

また、連結体３を固定体１０に軸支させることで両者を連結させ、連結体３が固定体１０に対して回転可能となるようにすることも好ましく、この場合には、連結体３の回転運動が円滑に行われることとなる。

連結体３の回転中心軸Ｃは、可動子２の整列面と垂直な軸であることが好ましく、この場合には、連結体３が可動子２の整列面と垂直な回転中心軸Ｃを中心に回転することで可動子２の往復動が円滑に行われることとなる。また、連結体３の回転中心軸Ｃが可動子２の整列面と平行な軸であってもよく、この場合には、連結体３が可動子２の整列面と平行な回転中心軸Ｃを中心に捩り弾性変形を生じることによって可動子２の往復動が円滑に行われることとなる。

また、可動子２同士を、可動子２の往復動方向Ａ両端側においてそれぞれ連結体３で連結させてあることも好ましい。このようにすることで、一つの可動子２の振幅が急激に減少することを両側から効果的に防止することができ、また、各連結体３内での応力発生が抑制されて信頼性が向上するものである。

また、連結体３と固定体１０とを、連結体３の回転中心軸Ｃ上の２箇所部分で連結させてあることも好ましい。このようにすることで、各連体３内での応力発生が抑制されて信頼性が向上するものである。

そして、上記した構成を具備して成る振動型リニアアクチュエータを駆動源とし、可動子２に往復式電気かみそり用の可動刃又は電動バリカン用の往復刃を連結させた往復式電動切断器具とすることで、複数の可動子２がバランスの取れた振幅量で往復動される往復式電動切断器具をコンパクトでコストダウンの図られたものとして提供することができるものである。

本発明は、複数の可動子がバランスの取れた振幅量で往復動される構造の振動型リニアアクチュエータやこれを駆動源とするを往復式電動切断器具を、コンパクトでコストダウンの図られたものとして提供することができるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。図１、図２には、本発明の実施の形態における第１例の振動型リニアアクチュエータを示している。本例の振動型リニアアクチュエータは、一つの固定子１と、この固定子１と所定のギャップを隔てて位置するように並設された一対の可動子２と、固定子１を保持するシャーシ４と、一対の可動子２同士を連結するとともにこれら各可動子２をシャーシ４と連結させる連結体３とで、その主体を形成している。

上記可動子２は、永久磁石５とヨーク（バックヨーク）６とこれらを一体化する骨組部材９とから成り、磁性材料からなるヨーク６に永久磁石５を接着させたものである。また、固定子１は磁性材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したものに巻線８を施して電磁石としたもので、固定子１の上端部にねじ具等を用いてシャーシ４を固定することで、固定体１０を形成している。そして、このシャーシ４（即ち固定体１０）に連結固定される薄板状の連結体３を一対の可動子２と連結させ、連結体３を介して可動子２が固定子１と所定のギャップを介して対向する位置に支持されている。図示例においては一対の同形状の可動子２を逆向きに且つ平行並列に配しており、また、両可動子２の永久磁石５の極性を異ならせて設定しているので、固定子１である電磁石の電流方向を交番にすることで、弾性を有する連結体３で支持される各可動子２に、その永久磁石５と電磁石との間で働く磁気的な吸引力や反発力による往復駆動を１８０°ずれた振動位相で行わせることができる。

各可動子２には駆動子１０を突設しており、例えば駆動子１０に往復式電気かみそり用の可動刃を取付けたり、電動バリカン用の往復刃を取付けたりすることで、本例の振動型リニアアクチュエータを往復式電気かみそりや電動バリカンといった往復式電動切断器具の駆動源として用いることができる。

上記連結体３は、その平盤面が可動子２の整列面と垂直となるように配される板ばねであって、可動子２の整列面に対して垂直な方向に一直線状に形成される軸心部３ａと、この軸心部３ａから両側方に線対称を描くように延設される渦巻状の連結片３ｂとを備えている。両側の連結片３ｂの先端には固着部３ｃを設けており、この固着部３ｃに可動子２の往復動方向Ａ端面を固着することで可動子２と連結体３とを連結させる。また、軸心部３ａの一端（図示例における下端）側には突起状の軸支部３ｄを設け、他端（図示例における上端）側には固着部３ｅを設けており、固着部３ｅをシャーシ４の図中上端部（図２においては組み立て前の上部材４ｂ）に固着させるとともに軸支部３ｄをシャーシ４の図中下端部（図２においては組み立て前の下部材４ｃ）に軸支させることで、連結体３をシャーシ４に連結させている。連結体３の軸支部３ｄは、シャーシ４に凹設してある穴部４ａに摺動抵抗の小さな樹脂から成る受け部材７を介して回転自在に嵌入させている。

上記構成によりシャーシ４に連結される連結体３は、軸心部３ａにおいて固着部３ｅと軸支部３ｄとの間で捻り弾性変形を生じ、これにより軸心部３ａを通る回転中心軸Ｃを中心として回転可能になっている。また、両側の渦巻状を成す連結片３ｂは可動子２の往復動方向Ａに弾性変形するようになっており、一対の可動子２を１８０°ずれた振動位相で往復駆動すると、連結体３は可動子２の往復運動と連動して上記回転中心軸Ｃを中心とした略一定角の回転運動を正逆切換えながら行うこととなる。そして、一方の可動子２に偏って大きな負荷が生じる等の理由により一方の可動子２の振幅のみが急激に減少しようとした場合には、この可動子２と連結される連結片３ｂが往復動方向Ａに大きく弾性変形するとともに、この変形を復元しようとする復元力が一方の振幅のみが減少することを防ぐ力となって作用する。これにより、一対の可動子２の一方のみが振幅減少することを防止してバランスの取れた振幅量が得られるようになっている。

上記のように、可動子２同士を連結する連結体３はシャーシ４に回転可能な状態で連結されて一方のみの振幅減少を防止するものであるが、連結体３はこの振幅量調整の役割を担うだけでなく、各可動子２を固定子１と所定のギャップを隔てて対向する位置に支持する役割をも担っている。即ち、本例の振動型リニアアクチュエータによれば可動子２を支持する為の部材と振幅量調整用の部材とを用意してこれらを別々に組み付ける必要がないことから、コンパクト化やコストダウンが図られるものである。

しかも、本例の連結体３は固着部３ｅを介してシャーシ４に固定してあることから特に軸心部３ａの部分が捩りばねとして働き、この捩りばねが単位体積当りの弾性エネルギの大きなものであることから、曲げばねとして働く連結片３ｂの部分のばね定数が小さくて済み、連結体３全体をコンパクト化することができるものである。

また、本例においては連結体３の回転中心軸Ｃが可動子２の整列面に垂直な軸であって、連結体３がこの軸を中心に線対称に形成され、連結体３の回転中心軸Ｃを挟む両側の対称箇所にそれぞれ可動子２が連結される構造であることから、両可動子２の１８０°ずれた振動位相での往復動と連動した連結体３の回転運動が、円滑に行われることとなる。加えて、連結体３とシャーシ４との連結部分を、連結体３の回転中心軸Ｃ上の両端部分である軸支部３ｄと固着部３ｅの２箇所部分としてあることで回転運動中の軸ぶれを抑制しており、これにより連結体３内での応力発生を抑制して信頼性を向上させている。また、図示のように連結体３を一対用意するとともに、可動子２同士をその往復動方向Ａの両端側においてそれぞれ連結体３を介して連結させていることで、可動子２の一方のみの振幅減少を更に確実に防止するものとなっている。

次に、本発明の実施の形態における第２例〜第７例の振動型リニアアクチュエータについて図に基づいて説明するが、いずれの振動型リニアアクチュエータにおいても上記した第１例の振動型リニアアクチュエータと基本的な構成は一致しているので、第１例と一致する構成については説明を省略し、第１例と異なる特徴的な構成について詳しく述べることとする。

まず、図３には本発明の実施の形態における第２例の振動型リニアアクチュエータを示しているが、本例においては、突起形状を成す軸支部３ｄをシャーシ４に凹設してある穴部４ａに回転自在に嵌入させることで連結体３を軸支させている。即ち、本例においては第１例のような受け部材７を設ける必要がないことから部品点数が削減されるものである。

図４には本発明の実施の形態における第３例の振動型リニアアクチュエータを示しているが、本例においては第１例にあったような連結体３の軸支部３ｄやシャーシ４の穴部４ａを設けず、連結体３の軸心部３ａの固着部３ｅと逆側の端部をシャーシ４の図中下端部に摺動自在に載置した構造となっている。シャーシ４の下端部からは、連結体３が往復動方向Ａに移動することを防止する為のストッパ４ｄを突出させており、この連結体３は往復動方向Ａ以外の方向に傾斜可能な回転中心軸Ｃを中心に回転可能となるようにシャーシ４に連結された状態となっている。したがって、可動子２の位置にばらつきが生じた場合にはそれに応じて連結体３のシャーシ４に載置される側の端部が摺動して回転中心軸Ｃを適切な傾斜にまで移動させ（なお、ストッパ４ｄにより往復動方向Ａへの傾斜は防止される）、連結体３内での応力発生を効果的に抑制して信頼性を向上させるものである。

図５と図６には、本発明の実施の形態における第４例の振動型リニアアクチュエータを示している。本例においては連結体３が第１例のような軸心部３ａや固着部３ｅを備えておらず、両側の連結片３ｂと軸支部３ｄにより主体を形成している。即ち、本例の連結体３はその平盤面が可動子２の整列面と垂直となるように配される板ばねであって、両連結片３ｂを一筆書き状に連ねるとともに下端部中央に突起状の軸支部３ｄを設けた線対称形状のものである。そして、本例においては軸支部３ｄを受け部材７を介してシャーシ４の下端部に軸支させることでのみ、連結体３をシャーシ４に回転可能な状態で連結させており、第１例のように連結体３をシャーシ４に固着させるためのスペースの確保が不要であることからコンパクト化が図られるものである。

図７と図８には、本発明の実施の形態における第５例の振動型リニアアクチュエータを示している。本例においては連結体３が第１例のような軸支部３ｄを備えておらず、固着部３ｅをシャーシ４の図中上端部に固着させることのみで連結体３をシャーシ４に連結させている。この場合にあっても、連結体３は、軸心部３ａにおいて捻り弾性変形を生じることで回転中心軸Ｃを中心として回転可能になっており、第１例のように連結体３をシャーシ４に軸支させるためのスペースの確保が不要であることからコンパクト化が図られるものである。

図９と図１０には、本発明の実施の形態における第６例の振動型リニアアクチュエータを示している。本例においては連結体３の回転中心軸Ｃ上の両端部分に共に軸支部３ｄを設けており、両軸支部３ｄをシャーシ４に受け部材７を介して軸支させることで、連結体３を回転中心軸Ｃを中心として回転可能な状態でシャーシ４に連結させている。即ち、本例の連結体３は、回転中心軸Ｃ上の２箇所部分においてシャーシ４に軸支させることで、回転運動が軸ぶれを起こすことなく円滑に行われるようにして信頼性を向上させたものである。

図１１と図１２には、本発明の実施の形態における第７例の振動型リニアアクチュエータを示している。本例の連結体３は、その平盤面が可動子２の整列面と垂直となるように配される板ばねであって、軸心部３ａを可動子２の整列面に対して平行であり且つ往復動方向Ａと垂直な方向に一直線状に設けるとともに、軸心部３ａの両端側から同一方向（図示例では上方）に向けて渦巻状の連結片３ｂを延設した形状となっている。軸心部３ａの両端には、その先端方向に突設された軸支部３ｄをそれぞれ設けており、各軸支部３ｄをシャーシ４に受け部材７を介して軸支させることで、連結体３をシャーシ４に回転可能な状態で連結させている。したがって、本例における連結体３の回転中心軸Ｃは軸心部３ａを通る軸、つまり可動子２の整列面と平行であり且つ往復動方向Ａと垂直な軸となっており、更に、各連結片３ｂの先端に設けている固着部３ｃは回転中心軸Ｃを中心とした同一の径方向（図示例では上方）に位置するようになっているので、各固着部３ｃに連結される可動子２を１８０°ずれた振動位相で往復駆動すると、両側の連結片３ｂが可動子２と連動して往復動方向Ａに弾性変形するとともに、軸心部３ａが正逆方向に捻り弾性変形を繰り返し行うこととなる。ここで、本例の連結体３の軸心部３ａは回転中心軸Ｃを中心とした捩りばねとして働き、駆動中に捩り方向に発生するトルクが一方の可動子２の振幅のみが減少することを防ぐトルクとして作用することで、バランスの取れた振幅量が得られるようになっている。

なお、上記した各例の振動型リニアアクチュエータにおいては固定子１を保持するシャーシ４を設けてこのシャーシ４と固定子１とで固定体１０を形成し、固定体１０のシャーシ４側の部分に連結体３０を連結させた構造を用いているが、これに限らず、同様の軸支や固着により固定体１０の固定子１側の部分に連結体３０を回転可能な状態に連結させた構造や、固定体１０のシャーシ４側の部分と固定子１側の部分との間に連結体３０を回転可能な状態に連結させた構造としてもよいし、また、シャーシ４を設けず固定子１によってのみ形成してある固定体１０に同様の軸支や固着により連結体３０を回転可能な状態に連結させた構造としてもよい。

本発明の実施の形態における第１例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 同上の振動型リニアアクチュエータの分解斜視図である。 本発明の実施の形態における第２例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 本発明の実施の形態における第３例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 本発明の実施の形態における第４例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 同上の振動型リニアアクチュエータの側面図である。 本発明の実施の形態における第５例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 同上の振動型リニアアクチュエータの側面図である。 本発明の実施の形態における第６例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 同上の振動型リニアアクチュエータの側面図である。 本発明の実施の形態における第７例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 同上の振動型リニアアクチュエータの側面図である。 振動型リニアアクチュエータの従来例を示す斜視図である。 振動型リニアアクチュエータの別の従来例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 固定子
２ 可動子
３ 連結体
４ シャーシ
１０ 固定体
Ａ 往復動方向
Ｃ 回転中心軸

Claims (8)

1. 複数の可動子を固定子に対して往復駆動させる振動型リニアアクチュエータにおいて、可動子の往復動方向に弾性変形する連結体で可動子同士を連結し、固定子或いはこれを保持するシャーシである固定体と、連結体とを、連結体が回転可能な状態となるように連結させていることを特徴とする振動型リニアアクチュエータ。
2. 連結体と固定体とを固着により連結させ、連結体の捩り弾性変形によって該連結体が固定体に対して回転可能となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動型リニアアクチュエータ。
3. 連結体を固定体に軸支させることで両者を連結させ、連結体が固定体に対して回転可能となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動型リニアアクチュエータ。
4. 連結体の回転中心軸が、可動子の整列面と垂直な軸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
5. 連結体の回転中心軸が、可動子の整列面と平行な軸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
6. 可動子同士を、可動子の往復動方向両端側においてそれぞれ連結体で連結させたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
7. 連結体と固定体とを、連結体の回転中心軸上の２箇所部分で連結させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動型リニアアクチュエータを駆動源とし、可動子に往復式電気かみそり用の可動刃又は電動バリカン用の往復刃を連結させたことを特徴とする往復式電動切断器具。
   
   

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