JP2013160378A - Lock device and drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロック装置及び駆動装置に関する。 The present invention relates to a lock device and a drive device.
電磁石を利用して駆動源の駆動部ロックするロック装置が知られている。特許文献1には、これに関連した装置が開示されている。このような装置では、電磁石へのコイルへの通電を遮断した後も磁力が残留する場合がある。この残留した磁力によって、ロック装置として正常に動作しない場合がある。特許文献1では、ロータの材料を工夫することにより、ロータとアーマチュアとの間に磁気的吸引力が残留しにくくする技術が開示されている。 A lock device that locks a drive unit of a drive source using an electromagnet is known. Patent Document 1 discloses an apparatus related to this. In such an apparatus, the magnetic force may remain even after the energization of the coil to the electromagnet is cut off. Due to this residual magnetic force, the locking device may not operate normally. Patent Document 1 discloses a technique that makes it difficult for a magnetic attractive force to remain between the rotor and the armature by devising the material of the rotor.
特許文献1の技術では、ロータの製造コストが増大する。 With the technique of Patent Document 1, the manufacturing cost of the rotor increases.
そこで本発明は、低コストで正常な動作を確保したロック装置およびそれを備えた駆動装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a lock device that secures a normal operation at low cost and a drive device including the lock device.
上記目的は、第1磁性体と、駆動源の駆動部と前記第1磁性体との間を移動可能であり前記駆動部に当接して前記駆動部の駆動を規制可能な第2磁性体と、前記第2磁性体を前記駆動部側へ付勢する付勢部と、前記付勢部の付勢力に抗して前記第2磁性体を前記第1磁性体側へ吸引する磁力を発生可能な第1コイルと、前記第1コイルへの通電よって発生した磁力を打ち消すような磁力を発生可能な第2コイルと、前記駆動部に当接している前記第2磁性体を前記駆動部から退避させるために、前記第1コイルを無通電状態から通電状態に切り替え、前記駆動部から退避している前記第2磁性体を前記付勢部の付勢力に従って前記駆動部に当接させるために、前記第1コイルを通電状態から無通電状態に、前記2コイルを無通電状態から通電状態に切り替えた後に前記第2コイルを無通電状態に切り替える制御部と、を備えたロック装置によって達成できる。 The object is to provide a first magnetic body, a second magnetic body that is movable between a drive unit of a drive source and the first magnetic body, and abuts on the drive unit and can regulate the drive of the drive unit. And an urging portion that urges the second magnetic body toward the driving portion, and a magnetic force that attracts the second magnetic body toward the first magnetic body against the urging force of the urging portion. The first coil, the second coil capable of generating a magnetic force that cancels the magnetic force generated by energizing the first coil, and the second magnetic body that is in contact with the driving unit are retracted from the driving unit. Therefore, the first coil is switched from the non-energized state to the energized state, and the second magnetic body retracted from the driving unit is brought into contact with the driving unit according to the urging force of the urging unit. The first coil is energized from the energized state to the non-energized state, and the two coils are energized from the unenergized state It said second coil and a control unit for switching the non-energized state after switching to the state can be achieved by a locking device provided with a.
第2コイルを通電状態にすることにより、第1コイルへの通電により生じた第1及び第2磁性体間の磁気的吸引力を弱めることができる。これにより、第1及び第2磁性体間に残留する磁気的吸引力を早期に消すことができる。よって、第2磁性体を駆動部に当接させてロックすることができる。 By energizing the second coil, the magnetic attractive force between the first and second magnetic bodies generated by energizing the first coil can be weakened. Thereby, the magnetic attraction force remaining between the first and second magnetic bodies can be quickly erased. Therefore, the second magnetic body can be brought into contact with the drive unit and locked.
上記目的は、前記ロック装置と、前記ロック装置と一体に設けられた前記駆動源と、を備えた駆動装置によっても達成できる。 The above object can also be achieved by a drive device including the lock device and the drive source provided integrally with the lock device.
本発明によれば、低コストで正常な動作を確保したロック装置およびそれを備えた駆動装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the locking device which ensured normal operation | movement at low cost, and a drive device provided with the same can be provided.
図1A、1Bは、駆動装置1の説明図である。駆動装置1は、出力軸12を備えたモータ10、出力軸12に固定され出力軸12と共に回転する回転板20、出力軸12が貫通し出力軸12の軸方向に移動可能な可動部30、可動部30を回転板20へ向けて付勢するスプリングS、モータ10に固定された固定板40、固定板40上に配置されたコイルC、D、を含む。
1A and 1B are explanatory diagrams of the driving device 1. The drive device 1 includes a
モータ10は駆動源の一例である。出力軸12及び回転板20は、駆動部の一例である。スプリングSは、付勢部の一例である。スプリングSは、コイル状であるが、板バネ状であってもよい。また、付勢部はゴム等であってもよい。可動部30は、第2磁性体の一例である。固定板40は、第1磁性体の一例である。コイルC、D、スプリングS、可動部30、固定板40は、ロック装置の一例である。コイルCは、第1コイルの一例である。コイルDは、第2コイルの一例である。
The
可動部30は、出力軸12の軸方向に延びて出力軸12が回転可能に貫通した孔を有した本体部32、本体部32の先端側に形成されたロック部34、回転板20と対向するロック部34の面に形成された凹凸状の係合部36、を含む。可動部30は、出力軸12の軸方向に移動可能であり、換言すれば、可動部30は回転板20、固定板40間を移動可能である。ロック部34は円板状に形成されている。ロック部34と対向する回転板20の面には凹凸状の係合部26が形成されている。可動部30の係合部36と回転板20の係合部26とは互いに係合して噛み合う。固定板40には、出力軸12が回転可能に貫通した孔が形成されている。可動部30、固定板40は磁性材料により形成されている。
The
コイルCは、不図示のコイルボビンに巻回された一本の銅線である。コイルCは、出力軸12と間隔をおいて出力軸12を包囲するように巻回されている。コイルDは、不図示のコイルボビンに巻回された一本の銅線である。コイルDは、コイルCと同心状に配置されていおり、コイルCよりも外側に配置されている。コイルC、Dは、コイルボビンを介して互いに接触しないように配置されている。
The coil C is a single copper wire wound around a coil bobbin (not shown). The coil C is wound so as to surround the
コイルC、Dは同じ材質である。よって、コイルC、Dは、線径や抵抗値が同じである。巻き数は、コイルDはコイルCよりも少ない。コイルDの全長は、コイルCの全長よりも短い。コイルC、Dは後述する制御回路によって通電状態が切り替えられる。コイルCに印加される電流の方向とコイルDに印加される電流の方向とは逆向きである。換言すれば、コイルDは、コイルCとは逆方向に巻回されている。従って、コイルDが通電されることにより、コイルCへの通電よって発生した磁力を打ち消すような磁力を発生させる。 Coils C and D are made of the same material. Therefore, the coils C and D have the same wire diameter and resistance value. The number of turns of the coil D is smaller than that of the coil C. The total length of the coil D is shorter than the total length of the coil C. The energization states of the coils C and D are switched by a control circuit described later. The direction of the current applied to the coil C and the direction of the current applied to the coil D are opposite. In other words, the coil D is wound in the opposite direction to the coil C. Accordingly, when the coil D is energized, a magnetic force that cancels the magnetic force generated by energizing the coil C is generated.
スプリングSは、一端がコイルボビンに固定され、他端がロック部34に固定されている。スプリングSは、可動部30が回転板20に当接するように付勢している。スプリングSは、圧縮された状態で配置されている。可動部30の係合部36と回転板20の係合部26とが係合して噛み合うことにより、回転板20の回転が停止される。これにより、出力軸12の回転が規制される。図1Aは、出力軸12の回転が規制されたロック状態の駆動装置1を示している。図1Aにおいては、コイルC、Dは無通電状態である。
One end of the spring S is fixed to the coil bobbin, and the other end is fixed to the
コイルCが通電されると、コイルCの周囲には磁束が発生する。これにより、可動部30、固定板40が励磁され、可動部30、固定板40間には磁気的吸引力が発生する。この磁気的吸引力がスプリングSの付勢力よりも増大すると、可動部30は回転板20から退避して固定板40側に移動する。これにより、出力軸12の回転は許容される。図1Bは、出力軸12の回転を許容されるアンロック状態の駆動装置1を示している。例えば、コイルCが第1方向に通電されると、可動部30の本体部32の先端側がS極に励磁され本体部32の基端側がN極に励磁される。
When the coil C is energized, a magnetic flux is generated around the coil C. Thereby, the
尚、可動部30と固定板40とは直接当接できなくてもよい。例えば、固定板40の表面に、非磁性材料で形成されたカバー等が設けられていた場合であっても、可動部30、固定板40間に生じる磁気的吸引力によって可動部30がスプリングSの付勢力に抗して回転板20から退避できればよい。
Note that the
コイルCが通電状態から無通電状態に切り替えられると、可動部30、固定板40間の磁気的吸引力が消失する。これにより、スプリングSの付勢力に従って、可動部30は固定板40から退避して回転板20に当接する。このように、コイルCの通電状態を切り替えることによって、可動部30を駆動し、ロック状態、アンロック状態の切り替えが行われる。このように、コイルC、固定板40は電磁石として機能する。
When the coil C is switched from the energized state to the non-energized state, the magnetic attractive force between the
次に、このような駆動装置で考えられる問題点について説明する。図2は、駆動装置の問題点の説明図である。図1Bに示した状態の後にコイルCへの通電を遮断した場合であっても、図2に示すように可動部30が元の位置に戻らない恐れがある。コイルCへの通電を遮断した後であっても可動部30、固定板40間に磁気的吸引力が残留することがあり得るからである。この場合、コイルCへの通電を遮断したにもかかわらず出力軸12の回転が規制することができず、駆動装置1として正常に動作しないことになる。
Next, problems that can be considered in such a drive device will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of problems of the driving device. Even when the power supply to the coil C is interrupted after the state shown in FIG. 1B, the
そこで、本実施例の駆動装置1では、コイルCを通電状態から無通電状態にし、コイルDを無痛電状態から通電状態に切り替えその後に無通電状態にする。コイルDが通電状態に切り替えられることにより、コイルCによって発生した磁束の向きとは逆方向に磁束が発生する。これにより、可動部30、固定板40間に残留している磁気的吸引力が弱められる。図3Aは、コイルDが通電状態での駆動装置1を示している。
Therefore, in the driving apparatus 1 of the present embodiment, the coil C is changed from the energized state to the non-energized state, and the coil D is switched from the electroless state to the energized state, and thereafter is set to the non-energized state. When the coil D is switched to the energized state, a magnetic flux is generated in a direction opposite to the direction of the magnetic flux generated by the coil C. Thereby, the magnetic attraction force remaining between the
コイルDが通電状態から再び無通電状態に切り替えられる。これにより、可動部30はスプリングSの付勢力に従って固定板40から退避して回転板20に当接する。図3Bは、コイルDが通電状態から無通電状態に切り替えられた後の駆動装置1を示している。これにより、正常に可動部30を元の位置に戻すことができ出力軸12を正常にロックすることができる。
The coil D is switched from the energized state to the non-energized state again. Accordingly, the
尚、コイルDの通電状態を長期間継続していると、コイルCの通電状態後に可動部30、固定板40間に残留していた磁気的吸引力は消えるが、再び可動部30、固定板40間に磁気的吸引力が発生する。例えば、コイルCが通電状態となることにより可動部30の本体部32の先端側がS極に励磁され本体部32の基端側がN極に励磁されている場合には、コイルDの通電状態を継続することにより本体部32の先端側がN極に励磁され基端側がS極に励磁される。これにより、コイルDが通電状態から無通電状態に切り替えられた場合であっても、可動部30、固定板40間に磁気的吸引力が残留する恐れがある。従って、コイルDの通電状態の継続期間は、コイルCの通電状態時に発生した磁気的吸引力が弱めまるのに必要な期間だけであることが望ましい。
If the energization state of the coil D is continued for a long period of time, the magnetic attraction force remaining between the
上記例では、コイルCの通電状態からコイルDの通電状態との間にコイルC、Dの双方を無通電状態としているがこれに限定されない。例えば、コイルC、Dの通電状態を制御する駆動回路が問題なければ、コイルCを通電状態から無通伝状態に切り替える間にコイルDを無通電状態から通電状態に切り替えるようにしてもよい。即ち、コイルCを通電状態から無通電状態に切り替えるタイミングと、コイルDを無通電状態から通電状態に切り替えるタイミングの順番は問わない。
例えば、コイルC、Dへの通電状態を制御する制御回路が別々に設けられている場合にはこのようなことが可能となる。また、駆動装置1をアンロック状態からロック状態に移行させる間に、コイルDの通電状態と無通電状態との切り替えを複数回行ってもよい。
In the above example, both the coils C and D are in the non-energized state between the energized state of the coil C and the energized state of the coil D, but the present invention is not limited to this. For example, if there is no problem with the drive circuit that controls the energization states of the coils C and D, the coil D may be switched from the non-energized state to the energized state while the coil C is switched from the energized state to the non-conductive state. That is, the order of switching the coil C from the energized state to the non-energized state and the timing of switching the coil D from the non-energized state to the energized state are not limited.
For example, this is possible when control circuits for controlling the energization state of the coils C and D are separately provided. Further, the coil D may be switched between the energized state and the non-energized state a plurality of times while the drive device 1 is shifted from the unlocked state to the locked state.
図4は、コイルC、Dの通電状態を示したタイミングチャートである。図4は、駆動装置1がロック状態からアンロック状態に移行し、次にロック状態に移行する場合でのコイルCの通電状態を示している。例えば、コイルC、Dへの通電を制御するコントローラに操作信号が入力されると、コントローラはコイルC、Dの通電状態を制御する制御回路(制御部)に指令を出して、コイルCを無通電状態から通電状態に切り替える。これにより、駆動装置1は、図1Bに示したように、ロック状態からアンロック状態に切り替えられる。 FIG. 4 is a timing chart showing the energization state of the coils C and D. FIG. 4 shows the energized state of the coil C when the driving device 1 shifts from the locked state to the unlocked state and then shifts to the locked state. For example, when an operation signal is input to the controller that controls the energization of the coils C and D, the controller issues a command to the control circuit (control unit) that controls the energization state of the coils C and D, and the coil C is turned off. Switch from energized state to energized state. Thereby, the drive device 1 is switched from the locked state to the unlocked state as shown in FIG. 1B.
コントローラに停止信号が入力されると、コントローラはコイルCを通電状態から無通電状態へ切り替え、その後にコイルDを無通電状態から通電状態に切り替える。これにより、図3Aに示したように可動部30、固定板40間に残留した磁気的吸引力が弱められる。その後、コイルDが無通電状態に切り替えられることにより、駆動装置1は図3Bに示したように再びロック状態となる。尚、コイルC、Dのそれぞれに印加されるパルスのデューティ比を調整することによって、単位時間当たりのコイルCでの電流量よりもコイルDでの電流量のほうが小さくなるように調整してもよい。
When a stop signal is input to the controller, the controller switches the coil C from the energized state to the non-energized state, and then switches the coil D from the non-energized state to the energized state. As a result, the magnetic attraction force remaining between the
図5A〜5Cは、コイルC、Dの通電状態を制御する制御回路100の例示図である。制御回路100は、制御部の一例である。図5Aは、コイルC、Dが無通電状態での制御回路100、図5Bは、コイルCが通電状態での制御回路100、図5Cは、コイルDが通電状態での制御回路100を示している。制御回路100は、トランジスタT1、T2を備えている。コイルCは、電源電位VDDとトランジスタT1との間に接続される。コイルDは、電源電位VDDとトランジスタT2との間に接続される。トランジスタT1は、コイルCの一端とグラウンド電位との間に接続される。トランジスタT2は、コイルDの一端とグラウンド電位との間に接続される。 5A to 5C are examples of the control circuit 100 that controls the energization states of the coils C and D. FIG. The control circuit 100 is an example of a control unit. 5A shows the control circuit 100 when the coils C and D are not energized, FIG. 5B shows the control circuit 100 when the coil C is energized, and FIG. 5C shows the control circuit 100 when the coil D is energized. Yes. The control circuit 100 includes transistors T1 and T2. The coil C is connected between the power supply potential VDD and the transistor T1. The coil D is connected between the power supply potential VDD and the transistor T2. The transistor T1 is connected between one end of the coil C and the ground potential. The transistor T2 is connected between one end of the coil D and the ground potential.
トランジスタT1に入力信号1sが与えられることにより、図5Bに示すようにコイルCに電流が流れる。トランジスタT1への入力信号1sが遮断されることにより、コイルCは無通電状態となる。トランジスタT2に入力信号2sが与えられることにより、図5Cに示すように、コイルDに電流が流れる。トランジスタT2への入力信号2sが遮断されることにより、コイルDは無通電状態となる。本実施例の場合、コイルCが無通電状態に切り替えられた後にコイルDが通電状態にされまたコイルC、Dは同じ材質であるため、コイルC、Dには同じ電圧がかかる。尚、制御回路100はコイルC、Dの通電状態を切り替えることができる回路の一例であり、このような回路に限定されない。 When the input signal 1s is supplied to the transistor T1, a current flows through the coil C as shown in FIG. 5B. When the input signal 1s to the transistor T1 is cut off, the coil C is turned off. By supplying the input signal 2s to the transistor T2, a current flows through the coil D as shown in FIG. 5C. When the input signal 2s to the transistor T2 is cut off, the coil D enters a non-energized state. In this embodiment, the coil D is energized after the coil C is switched to the non-energized state, and the coils C and D are made of the same material, so the same voltage is applied to the coils C and D. The control circuit 100 is an example of a circuit that can switch the energization state of the coils C and D, and is not limited to such a circuit.
以上のように、コイルCへの通電を遮断した後にコイルDへ通電することにより可動部30、固定板40間に残留する磁気的吸引力を弱めることができる。これにより、可動部30、固定板40の材質を変更することにより上記問題を解決する場合と比較して、低コストで磁力が残留することを防止できる。
As described above, the magnetic attractive force remaining between the
また、コイルC、Dは同じ材質であるが巻き数が異なっている。このため、両コイルC、Dに同じ電力を印加した場合であっても、コイルD周囲に発生する磁力は、コイルC周囲に発生する磁力よりも弱い。このため、例えば、コイルC、Dにそれぞれ印加される電力を調整することなく、残留磁力を弱めるだけの弱い磁力をコイルDを通電することにより発生させることができる。従って、コイルC、Dへの通電状態を制御する制御回路を低コストで製造できる。 The coils C and D are made of the same material but have a different number of turns. For this reason, even when the same power is applied to both the coils C and D, the magnetic force generated around the coil D is weaker than the magnetic force generated around the coil C. Therefore, for example, a weak magnetic force that weakens the residual magnetic force can be generated by energizing the coil D without adjusting the power applied to the coils C and D, respectively. Therefore, a control circuit that controls the energization state of the coils C and D can be manufactured at low cost.
図6は、変形例の駆動装置1aの説明図である。コイルCa、Daは、回転軸12の方向に重ねて配置されている。コイルDaは、コイルCaと固定板40との間に配置されている。コイルDaは、コイルCaよりも巻き数が少ない。このようにコイルCa、Daを配置してもよい。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a
尚、駆動装置1では、コイルCの外側にコイルDが巻かれているが、コイルCの内側にコイルDを巻いてもよい。また、駆動装置1aでは、コイルCaの下にコイルDaが配置されているが、コイルCaの上にコイルDaを配置してもよい。
In the drive device 1, the coil D is wound outside the coil C, but the coil D may be wound inside the coil C. In the
コイルC、Dの巻き数や全長、線径、材質は、上述した場合に限定されない。コイルC、Dに同じ電力を印加した場合にコイルCによって発生した磁力の方がコイルDによって発生した磁力よりも大きければ、コイルC、Dの巻き数や全長、線径、材質は問わない。 The number of windings, the total length, the wire diameter, and the material of the coils C and D are not limited to those described above. If the magnetic force generated by the coil C when the same power is applied to the coils C and D is larger than the magnetic force generated by the coil D, the number of windings, the total length, the wire diameter, and the material of the coils C and D are not limited.
本実施例の駆動装置1は、例えばプリンタや工作機械、自動車、シャッタ装置、携帯機器、自動開閉扉、家電等に用いることができる。駆動源は、例えばモータに限定されず、エンジンであってもよい。ロック装置は、駆動部と一体に設けられていなくてもよい。 The drive device 1 of the present embodiment can be used for, for example, a printer, a machine tool, an automobile, a shutter device, a portable device, an automatic opening / closing door, a home appliance, and the like. The drive source is not limited to a motor, for example, and may be an engine. The locking device may not be provided integrally with the drive unit.
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.
1 駆動装置
10 モータ(駆動源)
12 出力軸(駆動部)
20 回転板(駆動部)
26 係合部
30 可動部
32 本体部
34 ロック部
36 係合部
100 制御回路(制御部)
C コイル(第1コイル)
D コイル(第2コイル)
S スプリング(付勢部)
T1、T2 トランジスタ
1 Drive
12 Output shaft (drive unit)
20 Rotating plate (drive unit)
26 engaging
C coil (first coil)
D coil (second coil)
S Spring (Biasing part)
T1, T2 transistors
Claims (3)
駆動源の駆動部と前記第1磁性体との間を移動可能であり前記駆動部に当接して前記駆動部の駆動を規制可能な第2磁性体と、
前記第2磁性体を前記駆動部側へ付勢する付勢部と、
前記付勢部の付勢力に抗して前記第2磁性体を前記第1磁性体側へ吸引する磁力を発生可能な第1コイルと、
前記第1コイルへの通電よって発生した磁力を打ち消すような磁力を発生可能な第2コイルと、
前記駆動部に当接している前記第2磁性体を前記駆動部から退避させるために、前記第1コイルを無通電状態から通電状態に切り替え、前記駆動部から退避している前記第2磁性体を前記付勢部の付勢力に従って前記駆動部に当接させるために、前記第1コイルを通電状態から無通電状態に、前記2コイルを無通電状態から通電状態に切り替えた後に前記第2コイルを無通電状態に切り替える制御部と、を備えたロック装置。 A first magnetic body;
A second magnetic body that is movable between a drive unit of a drive source and the first magnetic body and that can contact the drive unit and restrict the drive of the drive unit;
An urging portion for urging the second magnetic body toward the drive portion;
A first coil capable of generating a magnetic force that attracts the second magnetic body toward the first magnetic body against the urging force of the urging portion;
A second coil capable of generating a magnetic force that cancels the magnetic force generated by energizing the first coil;
In order to retract the second magnetic body in contact with the drive unit from the drive unit, the first coil is switched from a non-energized state to an energized state, and the second magnetic body is retracted from the drive unit. After the first coil is switched from the energized state to the non-energized state and the two coils are switched from the non-energized state to the energized state, the second coil is brought into contact with the drive unit according to the urging force of the urging unit. And a control unit that switches to a non-energized state.
前記ロック装置と一体に設けられた前記駆動源と、を備えた駆動装置。
The locking device according to claim 1;
And a driving device provided integrally with the locking device.
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