JP2011075074A - 永久磁石を用いた往復動緩衝装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の永久磁石を吸着関係並びに反発関係に組み合わせて、往復可動部材に対する可動軸方向の緩衝を行うようにした往復動緩衝装置を提供すること。
【解決手段】回転駆動源２と、該回転駆動源からの回転出力により回転するカム４と、該カムのカム面４ａにローラ５を介して当接し、回転動を直線往復動に変換して出力する直動従節６とを含む運動変換機構ＭＴにおける往復動緩衝装置であって、直動従節に取り付けられていて、直動従節の往復動方向の一方の面７ａ側に第１の磁極１０ａが、他方の面７ｂに第２の磁極１０ｂが向いている可動永久磁石１０と、ハウジング８側に取り付けられていて、可動永久磁石の第１の磁極に対して吸着関係の磁極１１ａが対面する第１の固定永久磁石１１と、可動永久磁石の第２の磁極に対して反発関係の磁極１２ａが対面する第２の固定永久磁石１２と、を含むものからなる永久磁石を用いた往復動緩衝装置。
【選択図】図１

Description

この発明は、永久磁石を用いた往復動緩衝装置に係るものであり、特に、複数の永久磁石を吸着関係並びに反発関係に組み合わせて、それらの吸着力と反発力とを利用して、往復可動部材に対する可動軸方向の緩衝を行うようにした往復動緩衝装置に関するものである。

周知のように、例えば、図４に示すようなカム機構に対して、従来、コイルスプリングによる往復動緩衝手段が適用されている。図４に示すように、従来の運動変換機構は、回転駆動源２に対して、回転軸３を介して連結してあるカム４と、このカム４のカム面４ａに、ローラ５を介して当接していて、回転動を直線往復動に変換して出力する直動従節６とを含むものからなっている。往復動緩衝手段としてのコイルスプリングＣＳは、直動従節６におけるフランジ７のフランジ壁７ｂと、ハウジング８のハウジング壁８ｂとの間に介在配置されていて、前記直動従節６をカム側に押圧するように構成してある。

このようなカム機構により回転動を直線往復動に変換する構成の運動変換機構、並びに当該運動変換機構における往復動緩衝手段については、多くの技術分野において利用されており、それらは、特許文献１並びに特許文献２などに開示されている。

特許文献１には、立体カム２により追従接触子２１を介して直打式バルブリフタ１０を往復動させ、バルブを開閉するようにした可変動弁機構が開示されており、直打式バルブリフタ１０の復帰手段としてバルブスプリング６の具体的な構成が開示されている。

特許文献２には、一回転クラッチを作動して駆動モータからカム軸１４に回転を伝達し、そのカム軸を一回転する間に該カム軸上のカム３１〜３４でパンチ１７を往復動するシート穿孔装置の穿孔駆動装置が開示されており、各カムフォロア１６と上ガイド板１１との間に、付勢部材（コイルスプリング）３６を入れ、各カムフォロア１６を上向きに付勢して、ｂ位置でカムユニットに当てて止める機構が開示されている。

特開２００３−１６１１２１号公報 特開２００３−０６２７９４号公報

回転駆動源からの回転出力により回転するカムと、該カムのカム面にローラを介して当接していて、回転動を直線往復動に変換して出力する直動従節とにより構成される運動変換機構に対し、その往復動緩衝手段として、コイルスプリングを用いる構成のものは、寿命、破損、さらには共振という多くの問題点を有するものであった。

一方、この種のカム機構において、直動従節の変位置の精度を向上させる上で、直動従節の後退端の停留位置と、前進端の停留位置での静止が重要である。カム機構の場合、変位端が重要であって、直動従節が移動する過程の動きは余り重要でない場合が多い。直動従節が移動中にローラの押し付け力を強くするとカムの回転運動の妨げとなり、エネルギーロスとなるという問題点もあった。

そこで、この発明は、上記するような従来技術にみられる問題点を解消しようとするものであって、回転カムと、当該回転カムのカム面に当接して、回転動を直線往復動に変換して出力する直動従節とからなる運動変換機構に対し、その往復動緩衝手段として複数の永久磁石を適用し、直動従節のローラをカムに押し付ける力に永久磁石の反発力と吸着力を利用することで、従来の問題を解消する往復動緩衝装置を提供するものである。

この発明は、上記する目的を達成するにあたって、具体的には、回転駆動源と、該回転駆動源からの回転出力により回転するカムと、該カムのカム面にローラを介して当接していて、回転動を直線往復動に変換して出力する直動従節とを含む運動変換機構における往復動緩衝装置であって、
前記直動従節に対して取り付けられていて、当該直動従節の往復動方向の一方の面に第１の磁極が向いており、他方の面に第２の磁極が向いている可動永久磁石と、
前記運動変換機構におけるハウジング側に取り付けられていて、前記可動永久磁石の第１の磁極に対して吸着関係の磁極が対面する第１の固定永久磁石と、
前記運動変換機構におけるハウジング側に取り付けられていて、前記可動永久磁石の第２の磁極に対して反発関係の磁極が対面する第２の固定永久磁石と、を含むものからなることを特徴とする永久磁石を用いた往復動緩衝装置を構成するものである。

さらに、この発明において、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の永久磁石を用いた往復動緩衝装置であって、前記可動永久磁石、第１の固定永久磁石および第２の固定永久磁石が、ネオジム磁石であることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項３に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載の永久磁石を用いた往復動緩衝装置であって、前記直動従節およびハウジングが、非磁性体材料からなることを特徴とするものである。

以上の構成になるこの発明の永久磁石を用いた往復動緩衝装置は、その往復動緩衝手段として、直動従節に対して取り付けた可動永久磁石と、ハウジング側に取り付けられていて、前記可動永久磁石に対して吸着関係にある第１の固定永久磁石と、前記可動永久磁石に対して反発関係にある第２の固定永久磁石との組み合わせにより構成したことにより、効率よく直動従節のローラをカムのカム面に押し付けることができ、直動従節の変位量の精度を向上させる上で極めて有効に作用するものといえる。

さらに、この発明になる永久磁石を用いた往復動緩衝装置は、往復動緩衝手段として、可動永久磁石、第１の固定永久磁石および第２の固定永久磁石の組み合わせによって構成したことにより、高寿命化を図り、破損の問題並びに共振の問題を解消する点においても極めて有効に作用するものといえる。

図１は、この発明にかかる永久磁石を用いた往復動緩衝装置の基本的な構成を示すものであって、図１Ａは、直動従節に設けた可動永久磁石が、第１の固定永久磁石との間で吸着力を受け、第２の固定永久磁石との間で反発力を受けて、直動従節が後退端に停留している状態を示す概略的な側断面図であり、図１Ｂは、カム機構によって、直動従節が前進端に押圧され停留している状態を示す概略的な側断面図である。 図２は、当該往復動緩衝装置の異なる実施形態を示すものであって、図１ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った部分に相当する横断面図であり、図２Ａは、一つの回転軸に設けた複数のカムによって、それぞれ駆動する複数の直動従節を有する複連式の実施形態を示す概略的な横断面図であり、図２Ｂは、一つのカムと一つの直動従節によって構成されるタイプの実施形態を示す概略的な横断面図である。 図３Ａは、カムの回転角度に対する直動従節の動きを示すグラフであり、むの当該往復動緩衝装置の異なる実施形態を示すものであって、図３Ｂは、この発明のように往復動緩衝手段が永久磁石である場合における、カムの回転角度に対する押圧力の関係を示すグラフであり、図３Ｃは、従来例のように、往復動緩衝手段がコイルスプリングである場合における、カムの回転角度に対する押圧力の関係を示すグラフである。 図４は、従来例になるコイルスプリングによる往復動緩衝装置の概略的な側断面である。

以下、この発明になる永久磁石を用いた往復動緩衝装置について、図面に示す具体的な実施例にもとづいて詳細に説明する。
まず、この発明になる永久磁石を用いた往復動緩衝装置１は、モータなどによる回転駆動源２に対して、回転軸３を介して連結してあるカム４と、このカム４のカム面４ａにローラ５を介して当接していて、回転動を直線往復動に変換して出力する直動従節６とを含む運動変換機構ＭＴに対して有効に適用される。

すなわち、この運動変換機構ＭＴは、回転駆動源２に連結されているカム４のカム面４ａに対して、ローラ５を介して直動従節６を矢印Ｙ方向に押圧付勢しておき、カム４を回転させることにより、前記直動従節６を直線往復動させる構成のものである。

この発明の基本構成は、前記直動従節６をカム４のカム面４ａに対して、矢印Ｙ方向に押圧付勢するための手段として、複数の永久磁石１０、１１、１２を利用し、当該永久磁石１０、１１の吸着力、並びに当該永久磁石１０、１２の反発力を利用するという構成のものである。

すなわち、この発明では、前記直動従節６のフランジ７に対して、可動永久磁石１０が取り付けてある。この可動永久磁石１０は、前記直動従節６のフランジ７に対し、当該直動従節６の往復動方向の一方の面７ａ側に第１の磁極１０ａ（例えば、Ｎ極）が向き、他方の面７ｂ側に第２の磁極１０ｂ（例えば、Ｓ極）が向くように取り付けられている。

この可動永久磁石１０に対し、第１の固定永久磁石１１と、第２の固定永久磁石１２とが、以下に示す磁極配列関係をもってハウジング８に取り付けてある。
まず、前記第１の固定永久磁石１１は、ハウジング８におけるカム４側に形成されるハウジング壁８ａに対し、前記可動永久磁石１０の第１の磁極１０ａ（例えば、Ｎ極）に対して吸着関係の磁極１１ａ（例えば、Ｓ極）が対面していて、前記可動永久磁石１０との間で吸着関係を維持するように構成されている。

これに対して、前記第２の固定永久磁石１２は、ハウジング８におけるカム４から離れたハウジング壁８ｂに対し、前記可動永久磁石１０の第２の磁極１０ｂ（例えば、Ｓ極）に対して反発関係の磁極１２ａ（例えば、Ｓ極）が対面していて、前記可動永久磁石１０との間で反発関係を維持するように構成されている。

この発明において、前記可動永久磁石１０、第１の固定永久磁石１１および第２の固定永久磁石１２としては、例えば、時速密度が高く、且つ、非常に強い磁力を持ったネオジム磁石（Neodymium magnet)が極めて有効なものとして挙げられる。

さらに、この発明において、前記直動従節６並びに前記ハウジング８は、前記可動永久磁石１０、第１の固定永久磁石１１および第２の固定永久磁石１２が直接取り付けられる部材であることから、非磁性体材料によって構成されるものである。

カム機構の構成例を図２に示す。図２Ａに示す構成例では、カム機構が、例えば、一つの回転軸３に対して、該回転軸３の軸方向に所望の間隔を隔てて複数のカム４を配し、当該カム４に、それぞれ直動従節６を組み合わせた構成のものである。この実施例では、直動従節６に取り付けられる可動永久磁石１０、ハウジング８側に取り付けられる第１および第２の固定永久磁石１１、１２は、それぞれ対応して対面するチップタイプの永久磁石によって構成される。

一方、図２Ｂに示す構成例では、カム機構が一つの構成でなるものであり、この場合には、前記可動永久磁石１０、第１および第２の固定永久磁石１１、１２は、それぞれ対応して対面するリング状タイプの永久磁石によって構成される。

以上の構成になるこの発明の往復動緩衝装置１において、直動従節６の動きに対するローラ５を、カム４のカム面４ａに押し付ける力の変化をグラフに表したものが図３である。図３Ａでは、カムの回転角に対する直動従節６の動きが、前進端と後退端との間で移動する関係が表されており、後退端停留域ａと、前進端停留域ｂとが示されている。

図３Ｂは、この発明のように、往復動緩衝手段として永久磁石を用いた場合における、カムの回転角度に対する押圧力の関係を示すグラフである。この構成によれば、後退端停留域ａおよび前進端停留域ｂの双方ともに強い押圧力をもって、直動従節６がカム４のカム面４ａ非押圧付勢手段 されていることが理解できる。この強い押圧力は、前記可動永久磁石１０と第１の固定永久磁石１１との間の吸着力と、前記可動永久磁石１０と第２の固定永久磁石１２との間の反発力とが相俟って得ることができるものである。

すなわち、カム機構において、直動従節６の変位量の精度を向上させる上で、直動従節６の後退端の停留位置と前進端の停留位置での確実な静止が重要であり、当該領域での押し付け力を大きく保ち、これに対して、直動従節６が移動中にローラ５の押し付け力を低減して（図３Ｂにおける領域ｃ）、カムの回転運動の妨げとなるエネルギーロスを解消している。

図３Ｃは、往復動緩衝手段が、従来のコイルスプリングである場合における、カムの回転角度に対する押圧力の関係を示すグラフである。この従来例のものでは、後退端停留域ａでの押圧力は、低減状態にあり、カム機構において重要である後退端停留および前進端停留における押圧力を確保することができないことが理解できる。

１ 永久磁石を用いた往復動緩衝装置
ＭＴ 運動変換機構
２ 回転駆動源
３ 回転軸
４ カム
４ａ カム面
５ ローラ
６ 直動従節
７ 直動従節のフランジ
８ ハウジング
１０ 可動永久磁石
１０ａ 可動永久磁石の第１の磁極（ＮまたはＳ）
１０ｂ 可動永久磁石の第２の磁極（ＳまたはＮ）
１１ 第１の固定永久磁石
１１ａ 第１の固定永久磁石の第１の磁極（ＳまたはＮ）
１２ 第２の固定永久磁石
１２ａ 第２の固定永久磁石の第１の磁極（ＳまたはＮ）

Claims (3)

1. 回転駆動源と、該回転駆動源からの回転出力により回転するカムと、該カムのカム面にローラを介して当接していて、回転動を直線往復動に変換して出力する直動従節とを含む運動変換機構における往復動緩衝装置であって、
   前記直動従節に対して取り付けられていて、当該直動従節の往復動方向の一方の面側に第１の磁極が向いており、他方の面に第２の磁極が向いている可動永久磁石と、
   前記運動変換機構におけるハウジング側に取り付けられていて、前記可動永久磁石の第１の磁極に対して吸着関係の磁極が対面する第１の固定永久磁石と、
   前記運動変換機構におけるハウジング側に取り付けられていて、前記可動永久磁石の第２の磁極に対して反発関係の磁極が対面する第２の固定永久磁石と、を含むものからなることを特徴とする永久磁石を用いた往復動緩衝装置。
2. 前記可動永久磁石、第１の固定永久磁石および第２の固定永久磁石が、ネオジム磁石であることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石を用いた往復動緩衝装置。
3. 前記直動従節およびハウジングが、非磁性体材料からなることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の永久磁石を用いた往復動緩衝装置。

Images