JP2006180050A - Fitting tool and fitting structure for super-magnetostriction actuator, and communication method using super-magnetostriction actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超磁歪素子を備える超磁歪アクチュエータの取付技術及び超磁歪アクチュエータを用いた通信技術に関する。 The present invention relates to a technique for mounting a giant magnetostrictive actuator including a giant magnetostrictive element and a communication technique using the giant magnetostrictive actuator.
超磁歪アクチュエータは、磁界の強さに応じて生じる超磁歪素子の寸法変化(伸縮)を利用したもので、高速かつ大変位・高パワーなアクチュエータとして近年注目されている。従来、超磁歪素子の特性を利用して、スピーカー等の一般向け音響器具において、超磁歪素子が用いられていた。 The giant magnetostrictive actuator utilizes the dimensional change (extension / contraction) of the giant magnetostrictive element that occurs according to the strength of the magnetic field, and has recently attracted attention as a high-speed, large displacement, high-power actuator. Conventionally, a giant magnetostrictive element has been used in a general acoustic device such as a speaker by utilizing the characteristics of the giant magnetostrictive element.
かかる音響器具は、音声信号としての電気信号を入力されると、それに応じた磁界を発生し、さらに、その磁界により超磁歪素子を伸縮させて、それにより振動板を振動させることにより、空気を震わせて音を出力していた。 When an electrical signal is input as an audio signal, the acoustic instrument generates a magnetic field according to the electric signal, and further expands and contracts the giant magnetostrictive element by the magnetic field, thereby vibrating the diaphragm, thereby It was shaking and outputting sound.
例えば、特許文献1には、入力信号線を通じて電気信号として入力される音声信号に応じた磁界を発生する磁界発生手段と、当該磁界に応じて伸縮自在に伸縮する超磁歪素子と、前記超磁歪素子及び前記磁界発生手段を収容するケースと、前記超磁歪素子に直接接触するようにして前記ケースを封するための蓋とを有する磁歪振動部101と、前記磁歪振動部101を耳の周辺部に接触可能に保持するための保持部102と、を備えた音響器具が記載されている(図15参照)。
For example,
この音響器具は、取り付け対象を人体の頭部の内の耳の周辺部を想定して、前記磁歪振動部101の形状を設計し、更に当該磁歪振動部101を当該耳の周辺部に接触可能に保持するための保持部102を備えていることにより、所謂ヘッドホンの形態を構成することができる。このような音響器具によれば、聴力の弱い者や聴力を失った者であっても、健常者と同様にして、簡易に音楽を聴くことができる可能性がある。
This acoustic instrument is designed to assume the peripheral part of the ear in the head of the human body, and to design the shape of the
このように構成された音響器具は、磁歪振動部101の振動によって音を伝達するため、磁歪振動部102を取付対象物である耳周辺部に正確に取り付ける必要があった。そのため、前記保持部102は、磁歪振動子の形状に対応させて、対象物に取付可能な形状に設計されており、例えば、ヘッドホンの形態でなく、他の態様で使用するためには、新たな保持部を設計する必要があった。
Since the acoustic instrument configured as described above transmits sound by the vibration of the
従って、本来種々の用途に適用可能な超磁歪アクチュエータであるが、その取付に手間がかかり、必要に応じて適宜な場所に設置することが困難であった。そのため、十分に活用することができず、超磁歪アクチュエータを広く普及させることの妨げとなっていた。
本発明は、前記種々の問題に鑑みてなされたものであり、超磁歪アクチュエータを簡易に着脱可能であり、種々の対象物を音の伝達媒体に利用することができる超磁歪アクチュエータの取付技術及び超磁歪アクチュエータを用いた通信方法を提供することを技術的課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems, and a giant magnetostrictive actuator mounting technique that allows a giant magnetostrictive actuator to be easily attached and detached and that can utilize various objects as a sound transmission medium, and It is a technical problem to provide a communication method using a giant magnetostrictive actuator.
本発明は、前記問題に鑑みて以下のように構成されている。すなわち、本発明は、超磁歪素子と、超磁歪素子に磁界変化を与えるコイルと、超磁歪素子に圧縮荷重を加えるばねと、超磁歪素子にバイアス磁界を印加する磁石と、前記超磁歪素子、コイル、ばね及び磁石を収納するケースと、超磁歪素子の自由端に連結された可動ロッドと、を備えた超磁歪アクチュエータに用いる取付治具であって、前記超磁歪アクチュエータを固定支持する支持部と、取付対象物と着脱自在な固定部と、前記支持部と連結された一端と固定部と連結された他端とを有する脚部と、を備え、前記脚部の他端は、前記支持部との連結部を中心に移動自在であることを特徴とする超磁歪アクチュエータの取付治具である。 The present invention is configured as follows in view of the above problems. That is, the present invention includes a giant magnetostrictive element, a coil that applies a magnetic field change to the giant magnetostrictive element, a spring that applies a compressive load to the giant magnetostrictive element, a magnet that applies a bias magnetic field to the giant magnetostrictive element, the giant magnetostrictive element, An attachment jig used for a giant magnetostrictive actuator comprising a case for storing a coil, a spring and a magnet, and a movable rod connected to a free end of the giant magnetostrictive element, and a support portion for fixing and supporting the giant magnetostrictive actuator And a leg part having a fixing part detachably attached to the mounting object, and one end connected to the support part and the other end connected to the fixing part, and the other end of the leg part is the support. A jig for attaching a giant magnetostrictive actuator, characterized in that the jig can be moved around a connecting portion with the portion.
本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付治具は、前記支持部に超磁歪アクチュエータを固定支持して、この支持部と連結された脚部を介して固定部を対象物に固定させることにより、超磁歪アクチュエータを対象物の所定位置に取り付けることができる。前記固定部と連結された脚部の他端は、支持部との連結部を中心に移動自在であるため、超磁歪アクチュエータを適切な配置で取付対象物に取り付けることができる。また、取付対象物と固定される固定部が着脱自在であるため、容易に取付場所を変更することが可能である。 The super magnetostrictive actuator mounting jig according to the present invention includes a super magnetostrictive actuator fixedly supported on the support portion, and the fixed portion is fixed to an object via a leg portion connected to the support portion. The magnetostrictive actuator can be attached to a predetermined position of the object. Since the other end of the leg portion connected to the fixed portion is movable around the connecting portion with the support portion, the giant magnetostrictive actuator can be attached to the attachment object in an appropriate arrangement. Moreover, since the fixing portion fixed to the attachment object is detachable, the attachment location can be easily changed.
超磁歪アクチュエータを効果的に利用するためには、超磁歪素子の振動を正確に伝達させるため正確な取付の配置が求められる。しかし、超磁歪アクチュエータの取付対象物は、種々の有体物が適用可能であり、その取付面は平滑面に限らず、凹凸面も含まれる。本発明に係る取付治具は、適切な配置に超磁歪アクチュエータを移動させることができるため、特に平滑面以外の取付対象物に好適に用いることができる。 In order to effectively use the giant magnetostrictive actuator, an accurate mounting arrangement is required in order to accurately transmit the vibration of the giant magnetostrictive element. However, various tangible objects can be applied to the attachment object of the giant magnetostrictive actuator, and the attachment surface is not limited to a smooth surface but also includes an uneven surface. Since the attachment jig according to the present invention can move the giant magnetostrictive actuator to an appropriate arrangement, it can be suitably used particularly for an attachment object other than a smooth surface.
また、本発明に係る超磁歪アクチュエータは、磁界の変化により超磁歪素子を伸縮させて、それにより超磁歪素子を振動させることができるものであればよく、種々の構成とすることができる。 In addition, the giant magnetostrictive actuator according to the present invention may be any configuration as long as the giant magnetostrictive element can be expanded and contracted by a change in the magnetic field and thereby the giant magnetostrictive element can be vibrated.
しかし、例えば、超磁歪素子と、超磁歪素子に磁界変化を与えるコイルと、超磁歪素子に圧縮荷重を加えるばねと、超磁歪素子にバイアス磁界を印加する磁石とがケース内に収納され、超磁歪素子の基端はケース内に位置決めされ、自由端には可動ロッドが連結され、その可動ロッドとケースとの間にばねが配置された超磁歪アクチュエータであって、ケース、可動ロッド及びばねが磁性材料で形成されていることを特徴とすることが望ましい。 However, for example, a giant magnetostrictive element, a coil that applies a magnetic field change to the giant magnetostrictive element, a spring that applies a compressive load to the giant magnetostrictive element, and a magnet that applies a bias magnetic field to the giant magnetostrictive element are housed in the case. The magnetostrictive element is a giant magnetostrictive actuator in which a proximal end of the magnetostrictive element is positioned in a case, a movable rod is connected to a free end, and a spring is disposed between the movable rod and the case. It is desirable to be characterized by being formed of a magnetic material.
前記構成によれば、ケース、可動ロッド及びばねが磁性材料で形成されているので、超磁歪素子の両端に配置してあるバイアス磁界印加用の磁石による磁界は、可動ロッド、ばね及びケースを経由する完全磁気回路(閉ループ)を構成する。これにより、超磁歪アクチュエータの高効率化を実現することができる。さらに、このように高効率化を図ることで、その分、小型化も図ることができ、適用する用途及び設置場所の制限が少なくなり、更なる広い普及に貢献することができる。 According to the above configuration, since the case, the movable rod, and the spring are made of a magnetic material, the magnetic field generated by the bias magnetic field applying magnets disposed at both ends of the giant magnetostrictive element passes through the movable rod, the spring, and the case. Complete magnetic circuit (closed loop). Thereby, high efficiency of the giant magnetostrictive actuator can be realized. Furthermore, by achieving high efficiency in this way, it is possible to reduce the size accordingly, and the restrictions on the application and installation location to be applied can be reduced, thereby contributing to further widespread use.
尚、本発明に係る取付対象物は、超磁歪アクチュエータの振動を伝達できる硬度を有するものであれば良く、種々の材質が対象であるが、特に金属部材は振動の伝達率がよく、好適に用いることができる。 The attachment object according to the present invention may be any material as long as it has a hardness capable of transmitting the vibration of the giant magnetostrictive actuator, and various materials are suitable. Can be used.
また、本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付治具は、前記脚部の一端が前記固定部との連結部を中心に移動自在であることを特徴とすることが望ましい。前記脚部の一端が固定部とを連結部を中心に移動自在であることにより、支持部と脚部との相対角度だけでなく脚部と固定部との相対角度をも調整することができるため、超磁歪アクチュエータの取付精度を更に向上させることが可能となる。 In the giant magnetostrictive actuator mounting jig according to the present invention, it is preferable that one end of the leg portion is movable around a connecting portion with the fixed portion. Since one end of the leg portion is movable around the connecting portion with respect to the fixing portion, not only the relative angle between the support portion and the leg portion but also the relative angle between the leg portion and the fixing portion can be adjusted. Therefore, it is possible to further improve the mounting accuracy of the giant magnetostrictive actuator.
さらに、本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付治具は、前記固定部が磁性材料であることが望ましい。前記固定部を磁性部材にすることにより、取付対象物が磁性部材の場合に磁力によって容易に着脱させることができ、取り付け及び取り外し作業の効率を向上させることができる。 Further, in the attachment jig for the giant magnetostrictive actuator according to the present invention, it is desirable that the fixed portion is a magnetic material. By using the fixing portion as a magnetic member, when the attachment object is a magnetic member, it can be easily attached and detached by a magnetic force, and the efficiency of attachment and removal work can be improved.
また、取付対象物が磁性部材でない場合には、前記固定部を吸着部材とすることが望ましい。前記吸着部材とは、例えば吸盤等そのものが吸着力を有する部材である。すなわち、取付対象物に応じて、適宜に固定部の材質を異ならせることにより、取付対象物に適した効率の良い取付方法を提供することができる。 In addition, when the attachment object is not a magnetic member, it is desirable that the fixing portion is an adsorption member. The suction member is a member in which, for example, the suction cup itself has a suction force. That is, an efficient attachment method suitable for the attachment object can be provided by appropriately changing the material of the fixing portion according to the attachment object.
加えて、本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付治具を取り付ける対象物は、建築物を構築する床、柱、壁等の構造部材又は鉄塔であることを特徴としても良い。従来、建築物及び鉄塔等の大規模な構造物においては、その施工時、点検時、補修時等複数人で作業をする際、距離が離れた場所での作業の際、携帯電話、トランシーバー等の通信手段を用いて通信を行っていた。 In addition, the object to which the attachment jig for the giant magnetostrictive actuator according to the present invention is attached may be a structural member such as a floor, a pillar, or a wall that constructs a building, or a steel tower. Conventionally, in large-scale structures such as buildings and steel towers, when working with multiple people at the time of construction, inspection, repair, etc., when working in a remote place, mobile phones, transceivers, etc. The communication means was used for communication.
しかし、例えば、前記建築物及び鉄塔等の施工時は、周囲の騒音が大きく聞き取りにくく、またその音質も満足するものでないこともあった。さらに、携帯電話及びトランシーバーは消費電力が大きく、充電を十分に行わないと使用できないこともあった。すなわち、前記携帯電話及びトランシーバーでは、使用に種々の制限が伴っていた。 However, for example, during construction of the building and the steel tower, the surrounding noise is large and difficult to hear, and the sound quality may not be satisfactory. In addition, mobile phones and transceivers consume a large amount of power and may not be usable unless they are fully charged. That is, the mobile phone and the transceiver have various limitations in use.
本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付治具は、適宜の場所に容易に着脱できるため、建築物の構造部材及び鉄塔等に使用することにより、高い品質の音声を容易に出力することが可能となる。また、その消費電力は、前記携帯電話及びトランシーバーと比較して少ないため、前記種々の制限を少なくすることができる。 Since the attachment jig of the giant magnetostrictive actuator according to the present invention can be easily attached and detached at an appropriate place, it is possible to easily output a high quality sound by using it for a structural member of a building, a steel tower or the like. Become. Further, since the power consumption is smaller than that of the cellular phone and the transceiver, the various restrictions can be reduced.
また、本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付治具を取り付ける取付対象物は、中空部を有しており、その内周面に超磁歪アクチュエータが固定されることを特徴としてもよい。前記中空部を有する対象物とは、例えば、建築物等の施工時に用いられるパイプが挙げられる。前記取付対象物の内面に取り付けることにより、超磁歪素子の振動は、対象物表面に伝わり、対象物から音を出力することができる。また、外側から接触できないため、外部の雨等の天候に影響されることがないとともに、外力による破損を防止することが可能となる。 Moreover, the attachment object which attaches the attachment jig | tool of the giant magnetostrictive actuator which concerns on this invention has a hollow part, It is good also considering the giant magnetostrictive actuator being fixed to the internal peripheral surface. Examples of the object having the hollow portion include a pipe used during construction of a building or the like. By attaching to the inner surface of the attachment object, the vibration of the giant magnetostrictive element is transmitted to the surface of the object and sound can be output from the object. Moreover, since it cannot contact from the outside, it is not affected by the weather such as external rain, and it is possible to prevent damage due to external force.
また、本発明は、超磁歪素子と、超磁歪素子に磁界変化を与えるコイルと、超磁歪素子に圧縮荷重を加えるばねと、超磁歪素子にバイアス磁界を印加する磁石と、前記超磁歪素子、コイル、ばね及び磁石を収納するケースと、を備えた超磁歪アクチュエータを、取付対象物に取り付ける取付構造であって、前記超磁歪アクチュエータを固定支持する支持部と、取付対象物に対して着脱自在な固定部と、が連結されており、支持部と固定部は、互いの連結部を中心にして移動自在であることを特徴とする超磁歪アクチュエータの取付構造である。 The present invention also includes a giant magnetostrictive element, a coil that applies a magnetic field change to the giant magnetostrictive element, a spring that applies a compressive load to the giant magnetostrictive element, a magnet that applies a bias magnetic field to the giant magnetostrictive element, the giant magnetostrictive element, A mounting structure for mounting a giant magnetostrictive actuator having a coil, a spring, and a magnet to a mounting object, and a support portion for fixing and supporting the giant magnetostrictive actuator, and a detachable attachment to the mounting object And a support portion and a fixed portion are movable around the connecting portion. The giant magnetostrictive actuator mounting structure is characterized in that the fixed portion and the fixed portion are connected.
前記超磁歪アクチュエータの取付構造によれば、超磁歪アクチュエータが支持された支持部と対象物に固定される固定部とが互いの連結部を中心にして移動自在であるため、互いに相対移動させることにより、超磁歪アクチュエータと対象物との相対角度を調整することが可能となる。従って、超磁歪アクチュエータを正確な配置で取り付けることができる。 According to the attachment structure of the giant magnetostrictive actuator, the support portion on which the giant magnetostrictive actuator is supported and the fixed portion fixed to the object are movable around the connecting portion, and therefore move relative to each other. Thus, the relative angle between the giant magnetostrictive actuator and the object can be adjusted. Therefore, the giant magnetostrictive actuator can be attached with an accurate arrangement.
さらに、本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付構造は、前記支持部と固定部が脚部を介して連結されており、支持部と脚部の連結部、及び脚部と固定部の連結部は、互いの
連結部を中心に移動自在であることが望ましい。前記取付構造によれば、前記支持部と脚部だけでなく、該脚部と取付対象物の相対角度を調整できるため、更に超磁歪アクチュエータの取付精度を向上させることができる。
Furthermore, in the attachment structure of the giant magnetostrictive actuator according to the present invention, the support part and the fixed part are connected via a leg part, and the connection part of the support part and the leg part, and the connection part of the leg part and the fixed part are In addition, it is desirable to be movable around the connecting portions. According to the attachment structure, not only the support portion and the leg portion but also the relative angle between the leg portion and the attachment object can be adjusted, so that the attachment accuracy of the giant magnetostrictive actuator can be further improved.
また、本発明は、超磁歪アクチュエータの取付治具によって取り付けられる超磁歪素子アクチュエータを用いた通信方法であって、建築物の構造部材及び鉄塔等金属製の取付対象物上に前記取付治具を介して超磁歪アクチュエータを固定して、当該超磁歪アクチュエータの振動を取付対象物に伝達し、前記取付対象物を媒体として通信を行うことを特徴とする。 The present invention also relates to a communication method using a giant magnetostrictive element actuator attached by a giant magnetostrictive actuator attachment jig, wherein the attachment jig is placed on a structural member of a building and a metal attachment object such as a steel tower. A giant magnetostrictive actuator is fixed through the transmission, the vibration of the giant magnetostrictive actuator is transmitted to an attachment object, and communication is performed using the attachment object as a medium.
本発明に係る超磁歪アクチュエータを用いた通信方法は、超磁歪アクチュエータを用いて、簡易な構成で建築物の構造部材及び鉄塔等を音の伝達媒体として通信を行うことができる。前記超磁歪アクチュエータの取付治具は、前述のように簡易に着脱自在であるため、使用する人が移動する場合においても適宜に場所を変更して使用できるため、種々の場所、用途において適用することが可能となる。 The communication method using the giant magnetostrictive actuator according to the present invention can communicate using the giant magnetostrictive actuator with a simple structure and using a structural member of a building, a steel tower, and the like as a sound transmission medium. Since the mounting jig for the giant magnetostrictive actuator can be easily attached and detached as described above, it can be used by appropriately changing the location even when the user moves, so it can be used in various places and applications. It becomes possible.
本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付技術によれば、超磁歪アクチュエータを適切な配置で取り付けることができる。また、本発明によれば、超磁歪アクチュエータを簡易に着脱することができるため、種々の取付対象物を音の伝達媒体として利用することができる。 According to the technique for attaching a giant magnetostrictive actuator according to the present invention, the giant magnetostrictive actuator can be attached in an appropriate arrangement. In addition, according to the present invention, since the giant magnetostrictive actuator can be easily attached and detached, various attachment objects can be used as a sound transmission medium.
<実施の形態1>
以下、本発明の好適な実施の形態1について、図面を参照して説明する。本実施の形態1は、鉄道の線路Aに超磁歪アクチュエータ2を取り付け、線路Aを媒体とした通信の実施形態である。図1は、本実施の形態1に係る超磁歪アクチュエータ2の取付治具1を線路Aに取り付けた状態の斜視図であり、図2は、図1の平面図である。図3は、図2のX−X断面図である。図4は、本実施の形態1の線路Aを媒体とした通信方法の構成概略図である。図5は、本実施の形態に用いる超磁歪アクチュエータ2の断面図である。
<
Hereinafter, a
まず、図1から図3を参照して、超磁歪アクチュエータ2の取付治具1について詳細に説明する。取付治具1は、超磁歪アクチュエータ2が固定された板状の支持部11と、前記支持部の四つの角部に一端が各々連結された脚部12と、前記脚部12の他端に連結された固定部13と、を備えている。各部同士の連結部には、回転軸14が貫通されており、この回転軸14によって各部は各々回転方向に相対移動可能である。
First, the mounting
前記各部が各々回転方向に相対移動できることにより、取付治具1の高さ及び取付対象物に対する取付角度を調整することが可能であり、適切な配置で超磁歪アクチュエータ2を線路Aに取り付けることができる。例えば、図6に示すように対象物Aが曲線面であっても、各部の相対角度を異ならせることにより、超磁歪アクチュエータを適切な配置で取付対象物に固定することができる。
Since each part can be relatively moved in the rotation direction, the height of the mounting
前記固定部13は、前記脚部12の他端に連結された連結部13aと、線路Aと接触して取付治具1を線路Aに固定する固着部13bと、からなる。前記固着部13bは、線路Aと接触することにより、固定できるものであれば良く、吸盤等の吸着部材、磁石等の磁性部材を用いることができる。本実施の形態1では、対象物が金属部材である線路Aのため磁石とした。前記磁石を用いることにより、通信基点とすべき箇所に固着部13bを当接させることにより、容易に取付治具1を線路Aに固定することができる。また、その取り外しも磁石の吸引力に勝る外力を加えることのみで良いため容易に行うことができる。
The fixing
次いで、図5を参照して、前記取付治具1に固定される超磁歪アクチュエータ2について詳細に説明する。超磁歪アクチュエータ2は、超磁歪素子27と、超磁歪素子27に磁界変化を与えるコイル28と、超磁歪素子27に圧縮荷重を加えるばね24と、超磁歪素子27にバイアス磁界を印加する磁石(マグネット)25、26とがケース21内に収納されている。超磁歪素子27の基端はケース21内に位置決めされ、自由端には可動ロッド22が連結され、その可動ロッド22とケース21との間にばね24が配置されている。そして、ケース21、可動ロッド22及びばね24は鉄などの磁性材料で形成されている。
Next, the giant
ケース21は、一端側(図5において上端)が開口した有底筒状のケース本体21a、と、そのケース本体21aの開口部を閉じる蓋23とを備えている。ばね24はこの実施形態では皿ばねとして形成されている。そして、可動ロッド22の先端はこの皿ばね24の中心部及び蓋23に同軸に設けられた穴24a、23bをそれぞれ貫通して外部に突出している。皿ばね24の周縁部はケース本体21aの内面に密接して蓋23の穴23bをケース21内から覆っている。
The
蓋23の内面には皿ばね24の周縁部を嵌め込んで位置決めする皿ばね用凹部(第1凹部)23aが設けられている。蓋23の内面に皿ばね24の周縁部を嵌め込んで位置決めする第1凹部23aを設けたのは、皿ばね24自体を確実に位置決めするためである。さらに、皿ばね24の中心部を貫通する可動ロッド22も皿ばね24によって位置決め(芯出し)可能にするためである。可動ロッド22のフランジ22bは、途中に段部22cを有する二段構成である。この段部22cに前記皿ばね24の中心部の穴24aを嵌合させることにより、密着構造となる。
A disc spring recess (first recess) 23 a is provided on the inner surface of the
超磁歪素子27にバイアス磁界を印加する磁石25,26は、超磁歪素子27の基端及び自由端にそれぞれ配置されている。可動ロッド22の基端部には、超磁歪素子27の自由端とその自由端に配置された磁石25とを嵌め込んで位置決めする連結用凹部(第2凹部)22aが設けられている。この可動ロッド22の基端部には、その基端部を大径にするためのフランジ22bが設けられている。第2凹部22aは下向き開口の凹部として形成されている。この第2凹部22aの深さは、磁石25の厚さよりも深く形成されている。これにより、第2凹部22a内には磁石25が収容され、さらに超磁歪素子27の自由端も挿入されている。
このような深さの第2凹部22aを設けたのは、第2凹部22aによって、超磁歪素子27の自由端とその自由端に配置された磁石25との両方を可動ロッド22に対して同軸に位置決め可能にするためである。これにより、超磁歪素子27の自由端とその自由端に配置された磁石25と可動ロッド22の基端部とが位置ずれしないように高精度に芯出しして連結することができる。この結果、超磁歪素子27、磁石25、及び可動ロッド22を接着材等を使用しなくても連結することが可能になる。勿論、接着材等により連結することもできる。
The
ケース本体21aの底面部21bには、超磁歪素子27の基端部及びその基端部に配置された磁石26とを嵌め込んで位置決めする位置決め用凹部(第3凹部)21cが設けられている。この第3凹部21cは上向き開口の凹部として形成されている。この第3凹部21cの深さは、磁石26の厚さよりも深く形成されている。これにより、第3凹部21c内には磁石26が収容され、さらに超磁歪素子27の基端も挿入されている。
The
このような深さの第3凹部21cを設けたのは、第3凹部21cによって、超磁歪素子27の基端とその基端に配置された磁石26との両方をケース本体21aの底面部21b
に対して同軸に位置決めするためである。これにより、超磁歪素子27の基端とその基端に配置された磁石26とがケース本体21aの底面部21bから位置ずれしないように高精度に芯出しして位置決めすることができる。
The
This is because it is positioned coaxially with respect to. Thereby, the base end of the giant
ケース本体21aの底面部21bには、コイル28のボビン29の一部を嵌め込んで固定するボビン用凹部(第4凹部)21dが設けられている。ボビン29は、超磁歪素子27が貫通する円筒部と、その両端に設けられた円板状フランジを有している。従って、第4凹部21dの平面形状はこのボビン29の端面の形状に対応する、いわゆるドーナツ状の凹部として形成されている。この第4凹部21dを設けたのは、コイル28のボビン29をケース本体21aの底面部21bに対して確実に位置決めして、超磁歪素子27とボビン29との間だの隙間を高精度にかつ微少隙間に設定可能にするためである。なお、底面部21bの中央部分には円筒状のリブが立ち上げられており、このリブによって前記第3凹部21c及び第4凹部21dが形成されている。
A bobbin concave portion (fourth concave portion) 21d for fitting and fixing a part of the
また、この実施の形態1では、ケース本体21a及び蓋23からなるケース21と、可動ロッド22と、皿ばね24とが磁性材料で形成されているのに加えて、コイル28のボビン29は熱伝導性樹脂で形成されている。熱伝導性樹脂としては、例えば、日本科学冶金製の(商品名:NT−783)を挙げることができる。ボビン29を熱伝導性樹脂で形成したのは、ボビン29自体の放熱性を高めるためである。即ち、発熱するコイル28及び超磁歪素子27からの放熱効果を高めるためである。放熱効果を高めることによって、発熱によりそれぞれの特性が変化して振動状態が変わり、高域特性が悪化するといった問題を根本的に解決することができる。
In the first embodiment, the
また、この実施の形態1によれば、ケース21、可動ロッド22及び皿ばね24が磁性材料で形成されているので、超磁歪素子27の両端に配置してあるバイアス磁界印加用の磁石25,26による磁界は、図5において矢印付き破線で示すように、可動ロッド22、皿ばね24及びケース21を経由する完全磁気回路(閉ループ)を構成する。これにより、超磁歪アクチュエータの高効率化を実現することができる。この結果、バッテリー駆動も実現できるので、この超磁歪アクチュエータを例えばモバイル商品等へ組み込むことも可能となる。さらに、このように高効率化を図ることで、その分、小型化も図ることができる。
Further, according to the first embodiment, since the
また、可動ロッド22、皿ばね24、超磁歪素子27、バイアス磁界印加用の磁石25,26、及びボビン29等を、第1〜第4凹部によって位置決めしてあるので、振動等に強いアクチュエータとなり、モバイル化を容易にすることができる。
Further, since the
次いで、このように構成された超磁歪アクチュエータ2を線路Aに取り付ける取付方法について説明する。まず、取付治具1の支持部11に超磁歪アクチュエータ2を固定する。この固定方法は、特に制限されず、例えば、螺子部材、接着材を用いた接着方法が挙げられる。次いで、超磁歪アクチュエータ2の可動ロッド22の先端に振動板30を固着する。可動ロッド22の先端に振動板30を固着することにより、超磁歪アクチュエータ2の振動を広い面積で線路Aに伝えることが可能となる。
Next, an attachment method for attaching the giant
次いで、超磁歪アクチュエータ2の可動ロッド22の先端に固着した振動板30と線路Aが接触するように、取付治具1を線路A上に配置する。線路A上に配置された取付治具1は、固定部13によって線路A上に固定される。次いで、取付治具1の支持部11と脚部12の連結部及び脚部12と固定部13の連結部を回転方向に移動させて、振動板30と線路Aが当接するように調整する。また、この調整の際に、超磁歪アクチュエータ2と線路Aとの接触圧も調整する。
Next, the mounting
本実施の形態1では、超磁歪素子の直径が3mmであり、超磁歪アクチュエータ2を線路Aに対して0.35kg付加するように調整した。但し、この値は実施態様によって適宜に変更することが望ましく、超磁歪アクチュエータ2の超磁歪素子27の面積において5kg/cm2を超えない範囲であればよい。
In the first embodiment, the diameter of the giant magnetostrictive element is 3 mm, and the giant
以上により、超磁歪アクチュエータ2を容易に対象物である線路Aに適切な配置で取り付けることができる。また、取付治具1の固着部13bは磁石であるため、取り外しも容易であり、適宜な場所に移動して使用することができる。その結果、図4に示すように、線路A上に取り付けられた超磁歪アクチュエータによって、線路Aを音の伝達媒体に利用して通信を行うことができる。また、本実施の形態1は、線路Aに超磁歪アクチュエータを取り付けたが、本発明はこれに限られず、種々の建造物及び部材に適用することができる。例えば、図7に示すように鉄塔に取り付けて、鉄塔の構造部材を音の伝達媒体として通信を行うこともできる。
As described above, the giant
<実施の形態2>
実施の形態2は、前記実施の形態1の取付治具1に角度を調整する調整部材15を更に設けた取付字具3の実施形態である。尚、以下の説明において、前記実施の形態1と同様の構成については、同符号を用いて説明を省略する。図8は、本実施の形態2に係る取付治具3の斜視図である。
<
The second embodiment is an embodiment of the
取付治具3は、実施の形態1に係る取付治具1と同様に、超磁歪アクチュエータ2を固定支持する支持部11と、前記支持部11に連結された脚部12と、脚部12に連結され対象物と着脱可能な固定部13と、各連結部に設けられた回転軸14と、を備えており、更に、支持部11と脚部12の相対角度を調整するための調整部材15を備えている。
As with the mounting
前記調整部材15とは、取付治具1において回転方向に移動可能な支持部11と脚部12との相対位置を調整し、適宜な位置で固定する部材である。調整部材15は、中心を境にして逆方向に螺子が螺設された軸部材15aと、前記軸部材15aと螺合するナット15b,15cと、を備えている。
The adjusting
調整部材15は、脚部12に立設されたブラケット12aの穴部に貫通して、取り付けられており、ブラケット12aを挟んで内側と外側にナット15b,15cが軸部材15aに螺合している。前記ブラケット12aは、前記脚部に設けられた穴部に貫通したストリッパーボルト12bによって、回転方向に移動可能に取り付けられている(図9参照)。外側のナット15cを回転させることにより、軸部材15aが回転し、内側のナット15bも回転し、軸部材15aに沿って各ナットが中心側へ移動又は、側方へ移動する。そのため、隣り合う脚部12間の距離が伸縮し、脚部12は支持部11に対して相対移動する。
The
以上のように、実施の形態2に係る取付治具3によれば、脚部12と支持部11の相対角度の微調整を容易に行うことができ、更なる超磁歪アクチュエータ2の取付精度を向上させることができる。また、調整部材15を設けることにより、隣り合う脚部12を接合することができるため、使用時の揺動等外力に影響されることなく、正確な配置を保持することが可能となる。
As described above, according to the mounting
<実施の形態3>
実施の形態3は、超磁歪アクチュエータ2を建築物の構造部材であるパイプBの内部に配置した実施例である。図10は、実施の形態3に係る取付治具4に超磁歪アクチュエータ2を固定した図である。図11は、本実施の形態3に係る超磁歪アクチュエータ2の取付治具4をパイプBに取り付けた状態の断面図である。図12は、図11を略90度回転
させた断面図である。
<
The third embodiment is an example in which the giant
本実施の形態3に係る取付治具4は、前記実施の形態1、2において別々に設けられていた支持部11と振動板30とが一体化した支持部41を備えており、固定部43は脚部42に設けられている。また、支持部41と脚部42は、一枚の金属板を屈曲させて形成されており、支持部41の両端が脚部42となっている。支持部41と脚部42の屈曲部は、揺動可能であり、角度を調整できるよう構成されている(図10参照)。
The mounting
前記固定部は、脚部42の略中央に形成された螺子穴部43であり、この螺子穴部43とパイプBの側面に形成された穴部に螺子部材46が貫通される。この螺子部材46によって、取付治具4をパイプBに固定することができる。
The fixing portion is a
また、取付治具4は、支持部41に超磁歪アクチュエータ2を取り付けるための載置台44を備えている。載置台44は、支持部41上に立設された側壁44aと、側壁44aの上端に接続された天蓋44bと、天蓋44bに形成された穴部に貫通され、超磁歪アクチュエータ2と係合する調整螺子44cと、を備えている。
Further, the mounting
本実施の形態に用いる超磁歪アクチュエータ2は、前記ケース本体21aから外周方向に延出したつば部21eを備えており、このつば部21eと載置台44の側壁44aとが係合する。このようにして超磁歪アクチュエータ2は、載置台44に接続される。
The giant
前記調整螺子44cは、超磁歪アクチュエータ2の底面部21bと当接している。前記調整螺子44cを調整することにより、超磁歪アクチュエータ2を下方に押圧することができ、超磁歪アクチュエータ2と支持部41との接触圧を調整することができる。
The adjusting
次いで、この取付治具4を用いたパイプBへの超磁歪アクチュエータ2の取付方法を詳細に説明する。まず、取付治具4の載置台44に超磁歪アクチュエータ2を固定する。この際、超磁歪アクチュエータ2の可動ロッド22が取付治具1の支持部41に当接するように配置する。そして、必要に応じて前記調整螺子44cによって超磁歪アクチュエータ2と支持部41との接触圧を調整する。
Next, a method for attaching the giant
超磁歪アクチュエータ2を取付治具4に固定した後、脚部42に形成された螺子穴部43とパイプBの穴部とを重ね合わせ、螺子部材46によって接合する。尚、取付治具4の屈曲部は屈曲角度が調整可能であるため、パイプBの径に応じて屈曲角度を調整して、螺合することができる。
After the giant
以上のように実施の形態3によれば、容易に超磁歪アクチュエータ2を対象物であるパイプBの内部に取り付けることができる。また、取付治具4とパイプBとの固定方法は、螺子部材46による螺合であるため、容易に取り外すことも可能である。従って、必要に応じて適宜に場所を変更して使用することができる。加えて、このようにパイプB内に超磁歪アクチュエータ2を取り付けることにより、パイプBを音の伝達媒体に利用することができ、建築物の構造部材以外にも、例えば、電車、バス等の手すりを音の伝達媒体にすることが可能となる。
As described above, according to the third embodiment, the giant
<実施の形態4>
実施の形態4は、超磁歪アクチュエータ2を建築物の構造部材であるパイプBの内部に配置した他の実施例である。図13は、実施の形態4に係る取付治具5に超磁歪アクチュエータ2を固定した図である。図14は、図13の断面図である。
<
The fourth embodiment is another example in which the giant
取付治具5の支持部材は、超磁歪アクチュエータが立設する穴部51aを備えたクラン
プユニット51であり、その下面はパイプBの内面と密接している。クランプユニット51は、クランプユニット51の下方に形成された調整穴部52と、この調整穴部52に挿入される調整螺子53と、からなる平行ばね機構を有している。
The support member of the mounting
前記調整穴部52は、徐々に内径が小さくなるテーパー状の傾斜面を有しており、調整螺子53が調整穴部52に押し込まれると、クランプユニット51の穴部51aの上側が図13に示すX点を支点にして上方にたわみ、搭載された超磁歪アクチュエータ2を移動することができる。尚、前記たわみ量が微小であると、クランプユニット51は上方へ移動するため、平行ばね機構により、超磁歪アクチュエータとパイプ内面との接触圧を調整することも出来る。
The
すなわち、前記調整螺子53によってクランプユニット51の調整穴部52より上側を上下方向及び回転方向に移動させることができ、搭載された超磁歪アクチュエータ2の可動ロッド22の先端を適切な位置でパイプBに当接させることができる。
That is, the
また、パイプBの径が大きく、前記調整螺子53による位置調整では十分でない場合には、超磁歪アクチュエータ2を立設するクランプユニット51の穴部51aにスペーサを入れることによって高さ方向の調整を行うことができる。但し、前記スペーサを入れすぎると、クランプユニット51に超磁歪アクチュエータ2が十分に挿入されず、超磁歪アクチュエータ2をクランプユニット51に対して略垂直に配置できないことがある。クランプユニット51に挿入される超磁歪アクチュエータ2の深さは、超磁歪アクチュエータ2の外形の約2/3以上が好ましく、その範囲以内においてスペーサによる調整を行うことが望ましい。
When the diameter of the pipe B is large and the position adjustment by the adjusting
実施の形態4に係る取付治具5によれば、容易に超磁歪アクチュエータ2を対象物であるパイプBの内部に適切な配置で取り付けることができる。また、取付治具5を容易に取り外すこともでき、必要に応じて適宜に場所を変更して使用することができる。
According to the
以上、本発明に係る超磁歪アクチュエータの取付治具及び超磁歪アクチュエータを用いた通信方法の実施形態を例示的に説明したが、本発明はこれらに限られず、可能な限りこれらの組み合わせをも含むものである。 The embodiments of the giant magnetostrictive actuator mounting jig and the communication method using the giant magnetostrictive actuator according to the present invention have been exemplarily described above, but the present invention is not limited to these, and includes combinations of these as much as possible. It is a waste.
1,3,4,5 取付治具
11,41 支持部
12,42 脚部
12a ブラケット
13,43 固定部
13a 連結部
13b 固着部
14 回転軸
15 調整部材
15a 軸部材
15b,15c ナット
44 載置台
44a 側壁
44b 天蓋
44c 調整螺子
46 螺子部材
51 クランプユニット
51a 穴部
52 調整穴部
53 調整螺子
2 超磁歪アクチュエータ
21 ケース
21a ケース本体
21b 底面部
21c 第3凹部
21d 第4凹部
21e つば部
22 可動ロッド
22a 第2凹部
22b フランジ
22c 段部
23 蓋
23a 第1凹部
23b 穴
24 皿ばね
24a 穴
25,26 磁石
27 超磁歪素子
28 コイル
29 ボビン
30 振動板
A 線路
B パイプ
1, 3, 4, 5
Claims (10)
前記超磁歪アクチュエータを固定支持する支持部と、
取付対象物と着脱自在な固定部と、
前記支持部と連結された一端と固定部と連結された他端とを有する脚部と、を備え、
前記脚部の他端は、前記支持部との連結部を中心に移動自在であることを特徴とする超磁歪アクチュエータの取付治具。 A giant magnetostrictive element, a coil that applies a magnetic field change to the giant magnetostrictive element, a spring that applies a compressive load to the giant magnetostrictive element, a magnet that applies a bias magnetic field to the giant magnetostrictive element, and the giant magnetostrictive element, coil, spring, and magnet A mounting jig used for a giant magnetostrictive actuator comprising a housing case and a movable rod connected to the free end of the giant magnetostrictive element,
A support portion for fixing and supporting the giant magnetostrictive actuator;
An attachment object and a detachable fixing part;
A leg portion having one end connected to the support portion and the other end connected to the fixed portion;
An attachment jig for a giant magnetostrictive actuator, wherein the other end of the leg portion is movable around a connecting portion with the support portion.
前記超磁歪アクチュエータを固定支持する支持部と、取付対象物に対して着脱自在な固定部と、が連結されており、支持部と固定部は、互いの連結部を中心にして移動自在であることを特徴とする超磁歪アクチュエータの取付構造。 A giant magnetostrictive element, a coil that applies a magnetic field change to the giant magnetostrictive element, a spring that applies a compressive load to the giant magnetostrictive element, a magnet that applies a bias magnetic field to the giant magnetostrictive element, and the giant magnetostrictive element, coil, spring, and magnet An installation structure for attaching a giant magnetostrictive actuator having a housing case to an attachment object;
A support portion that fixes and supports the giant magnetostrictive actuator and a fixed portion that can be attached to and detached from an attachment object are connected to each other, and the support portion and the fixed portion are movable around the connection portions. A giant magnetostrictive actuator mounting structure characterized by the above.
建築物の構造部材及び鉄塔等の取付対象物上に前記取付治具を介して超磁歪アクチュエータを固定して、当該超磁歪アクチュエータの振動を取付対象物に伝達し、前記取付対象物を媒体として通信を行うことを特徴とする超磁歪アクチュエータを用いた通信方法。
A communication method using a giant magnetostrictive actuator attached by the attachment jig of the giant magnetostrictive actuator according to any one of claims 1 to 7,
A super magnetostrictive actuator is fixed on a structural member of a building and a mounting target such as a steel tower via the mounting jig, and vibrations of the super magnetostrictive actuator are transmitted to the mounting target, and the mounting target is used as a medium. A communication method using a giant magnetostrictive actuator characterized by performing communication.
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