JP2013162098A

JP2013162098A - ロック装置及び駆動装置

Info

Publication number: JP2013162098A
Application number: JP2012025547A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sasaki; 岳佐々木; Yoriyuki Itabashi; 頼行板橋
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-19
Also published as: CN103244576A

Abstract

【課題】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課題とする。
【解決手段】ロック装置は、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、前記コイルを無通電状態から第１方向に通電した第１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、前記コイルを前記第１通電状態から前記第１方向とは逆の第２方向に前記コイルを通電する第２通電状態に切り替えその後に前記無通電状態に切り替える制御部と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロック装置及び駆動装置に関する。

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。

特開２００６−１３８３７０号公報

特許文献１の技術では、ロータの製造コストが増大する。

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。

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、前記コイルを無通電状態から第１方向に通電した第１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、前記コイルを前記第１通電状態から前記第１方向とは逆の第２方向に前記コイルを通電する第２通電状態に切り替えその後に前記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。

第１通電状態から無通電状態の間に第２通電状態を介在させることにより、第１通電状態によって第１及び第２磁性体間に発生した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。

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。

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。

図１Ａ、１Ｂは、駆動装置の説明図である。図２は、駆動装置の問題点の説明図である。図３Ａは、第２通電状態での駆動装置を示し、図３Ｂは、第２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を示している。図４は、コイルの通電状態を示したタイミングチャートである。図５Ａ〜５Ｃは、コイルの通電状態を制御する制御回路の例示図である。

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、を含む。

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、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。

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。

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。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は無通電状態である。

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。

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。

コイルＣが第１方向に通電された第１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。

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。

そこで、本実施例の駆動装置１では、コイルＣを第１通電状態から無通電状態にし、その後第２方向に通電した第２通電状態にし、その後に無通電状態にする。コイルＣが第２通電状態に切り替えられることにより、第１通電状態で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、第２通電状態での駆動装置１を示している。

コイルＣは第２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、第２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。

尚、第２通電状態を長期間継続していると、第１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、第１通電状態で可動部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、第２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、第２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、第２通電状態の継続期間は、第１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。

上記例では、第１通電状態から第２通電状態に切り替えられる間に無通電状態を介在しているがこれに限定されない。例えば、コイルＣの通電状態を制御する駆動回路が問題なければ、第１通電状態から第２通電状態に直接切り替えるようにしてもよい。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、第２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。

図４は、コイルＣ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を無通電状態から第１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。

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を第１通電状態から無通電状態へ切り替えその後に第２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、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、第１通電状態と第２通電状態とで、コイルＣへ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、単位時間当たりの第１通電状態での電流量よりも第２通電状態での電流量のほうが小さくなるように調整してもよい。

図５Ａ〜５Ｃは、コイルＣ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、無通電状態での制御回路１００、図５Ｂは、第１通電状態での制御回路１００、図５Ｃは、第２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〜Ｔ４を備えたＨブリッジ回路である。トランジスタＴ１は、コイルＣの一端と電源電位ＶＤＤとの間に接続される。トランジスタＴ２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Ｔ３は、コイルＣの他端と電源電位ＶＤＤとの間に接続される。トランジスタＴ４は、コイルＣの他端とグラウンド電位との間に接続される。

第１通電状態においては、コントローラからトランジスタＴ１、Ｔ４にそれぞれ入力信号１ｓが与えられ、図５Ｂに示すようにコイルＣに第１方向に電流が流れる。第２通電状態においては、コントローラからトランジスタＴ３、Ｔ２にそれぞれ入力信号２ｓが与えられ、図５Ｃに示すようにコイルＣに第２方向に電流が流れる。このようにしてコイルＣの通電状態が制御される。尚、制御回路１００はコイルＣに流れる電流の方向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。

以上のように、コイルＣへの通電状態を切り替え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。

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。第２通電状態でコイルＣに印加される電力を第１通電状態でコイルＣに印加される電力よりも小さくしてもよい。

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。

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
Ｓスプリング（付勢部）
Ｔ１〜Ｔ４トランジスタ

Claims

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、前記コイルを無通電状態から第１方向に通電した第１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、前記コイルを前記第１通電状態から前記第１方向とは逆の第２方向に前記コイルを通電する第２通電状態に切り替えその後に前記無通電状態に切り替える制御部と、を備えたロック装置。
請求項１に記載の前記ロック装置と、
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。