JP2014022703A - Rotary solenoid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャフトを所定の角度範囲で反復的に回動変位可能なロータリソレノイドに関する。 The present invention relates to a rotary solenoid capable of repeatedly rotating and displacing a shaft within a predetermined angle range.
従来、シャフトを所定の角度範囲で反復的に回動変位させる代表的なロータリソレノイドとしては、特許文献1で開示されるロータリソレノイドが知られている。
Conventionally, a rotary solenoid disclosed in
同文献1で開示されるロータリソレノイドは、シャフト部に対する非通電時の保持力の大きさを容易に設定できるようにして、使い勝手及び汎用性を高めるとともに、トルク及び効率の向上を図り、加えて構造の単純化及び部品点数の削減により、小型コンパクト化,低コスト化及び信頼性向上を図ることを目的としたものであり、具体的な構造は、ケーシングに回動自在に支持されるシャフト部と、このシャフト部に一端を固定し、かつ他端を自由端にするとともに、マグネットを有する可動部と、ケーシングに固定し、かつ可動部の可動方向両側に所定間隔を置いて配するとともに、通電制御されることにより可動部を選択的に吸引する鉄芯を有する一対の電磁コイル部を設けて構成したものである。
The rotary solenoid disclosed in the
しかし、上述した従来におけるロータリソレノイドは、次のような解決すべき課題が存在した。 However, the conventional rotary solenoid described above has the following problems to be solved.
第一に、コイルと鉄心を有する電磁コイル部を、マグネットを有する可動部の両側にそれぞれ独立して配設するため、電磁コイル部を構成する全体の部品点数は、二つのコイル及び二つの鉄心が必要になる。したがって、ロータリソレノイド全体における部品点数の増加による部品コストの上昇を招くとともに、組立工数の増加による製造コストの上昇を招くなど、無視できないコストアップ要因となる。 First, since the electromagnetic coil part having the coil and the iron core is independently arranged on both sides of the movable part having the magnet, the total number of parts constituting the electromagnetic coil part is two coils and two iron cores. Is required. Therefore, the cost of the components is increased due to an increase in the number of components in the entire rotary solenoid, and the manufacturing cost is increased due to an increase in the number of assembly steps.
第二に、シャフトの軸直角方向における可動部の長さが長くなるため、可動部の先端の変位範囲が大きくなるとともに、この可動部の変位空間の両側に、一対の電磁コイル部を対峙させるレイアウト構造を採用するため、縦横双方のサイズアップを招く。結局、直方体状のケーシング内部に対して合理的な部品配置が困難になるなど、無用なデッドスペースの発生によりロータリソレノイド全体の大型化を招く。 Second, since the length of the movable portion in the direction perpendicular to the shaft axis is increased, the displacement range of the distal end of the movable portion is increased, and a pair of electromagnetic coil portions are opposed to both sides of the displacement space of the movable portion. Since the layout structure is adopted, both vertical and horizontal sizes are increased. Eventually, it becomes difficult to rationally arrange the components inside the rectangular parallelepiped casing, and unnecessary dead space is generated, resulting in an increase in the size of the entire rotary solenoid.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したロータリソレノイドの提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a rotary solenoid that solves such problems in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、ケーシング2と、このケーシング2に設けた軸受部2s,2sにより回動自在に支持されるシャフト3と、一端側4cをシャフト3に固定し、かつ他端側4sを自由端にすることにより旋回可能なマグネット部4mを有する可動体部4と、ケーシング2に固定し、給電制御されることにより可動体部4を吸引又は反発可能な界磁部6とを備えてなるロータリソレノイド1を構成するに際して、三角形における一つの角部に対応する位置P1にシャフト3を配し、かつ残りの二つの角部に対応する位置P2とP3にS極とN極がそれぞれ生じるマグネット部4mを配した可動体部4と、コイル軸方向Fcにおける一方の端面6sをマグネット部4mに対面させて配した単一コイル6cを有する界磁部6と、可動体部4が旋回する範囲を所定の範囲Zrに規制する可動体規制部7とを備えてなることを特徴とする。
In order to solve the problems described above, the present invention fixes the
この場合、発明の好適な態様により、マグネット部4mは、細長の偏平直方体状に形成することにより、長手方向両側にS極とN極をそれぞれ着磁したマグネット4maを単独使用し、又はこのマグネット4maとこのマグネット4maの裏面側に配したバックヨーク4myとの組合わせにより構成することができる。また、可動体部4には、被覆することによりマグネット部4mを保持し、かつシャフト3に対して一体化させるとともに、界磁部6に対面する対向面の少なくとも一部に開口部11s…を形成することによりマグネット部4mの少なくとも一部を露出させる保持ブロック部11を設けることができる。この際、可動体規制部7は、ケーシング2の内壁に形成した一対の規制壁面部2p,2qと、保持ブロック部11に形成することにより規制壁面部2p,2qに当接して位置規制される被規制面部11p,11qとを備えて構成できる。さらに、界磁部6には、単一コイル6cを装填するE形ヨーク12を設けることができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, the
このような構成を有する本発明に係るロータリソレノイド1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the
(1) コイル軸方向Fcにおける一方の端面6sをマグネット部4mに対面させて配した単一コイル6cを有する界磁部6を備えてなるため、従来のロータリソレノイドに対して独立した界磁部の数量を半減させることができる。したがって、部品点数の削減による部品コストに対するコストダウンを図れるとともに、組立工数の低減による製造コストに対するコストダウンを図ることができる。
(1) Since the
(2) シャフト3の軸直角方向における可動体部4の長さを短くできるとともに、可動体部4の変位空間の両側には界磁部6を配置しないため、ケーシング2を直方体状に形成する場合であっても、合理的な部品配置を容易に行うことができる。この結果、無用なデッドスペースの発生を大きく低減でき、ロータリソレノイド全体の小型コンパクト化を実現できる。
(2) Since the length of the
(3) 好適な態様により、マグネット部4mは、細長の偏平直方体状に形成することにより、長手方向両側にS極とN極をそれぞれ着磁したマグネット4maを単独使用してもよいし、又はこのマグネット4maとこのマグネット4maの裏面側に配したバックヨーク4myとの組合わせにより構成してもよいため、ロータリソレノイド1のサイズ設計及び性能設計に対する設計自由度を高めることができる。
(3) According to a preferred embodiment, the
(4) 好適な態様により、可動体部4に、被覆することによりマグネット部4mを保持し、かつシャフト3に対して一体化させるとともに、界磁部6に対面する対向面の少なくとも一部に開口部11s…を形成することによりマグネット部4mの少なくとも一部を露出させる保持ブロック部11を設ければ、マグネット部4mと界磁部6間のエアギャップを最小限に設定可能になるため、マグネット部4mの磁気的特性を最大限に活かすことができる。
(4) According to a preferred embodiment, the
(5) 好適な態様により、可動体規制部7を構成するに際し、ケーシング2の内壁に形成した一対の規制壁面部2p,2qと、保持ブロック部11に形成することにより規制壁面部2p,2qに当接して位置規制される被規制面部11p,11qとを備えて構成すれば、ケーシング2の内壁及び保持ブロック部11の一部を、可動体規制部7に兼用できるため、全体構造の更なる簡略化,コストダウン及びサイズダウンに寄与できる。
(5) When the movable
(6) 好適な態様により、界磁部6に、単一コイル6cを装填するE形ヨーク12を設ければ、E形ヨーク12による磁気回路が構成されるため、ロータリソレノイド1の高効率化及び高性能化に寄与できる。
(6) If the
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係るロータリソレノイド1の全体構成について、図1〜図6を参照して説明する。
First, the overall configuration of the
ロータリソレノイド1はプラスチック等の非磁性材で形成したケーシング2を有し、このケーシング2は、図2に示すように、ケーシング本体部2mとこのケーシング本体部2mの開口部を閉塞するケーシング蓋部2cからなる。また、3は磁性材により形成した丸棒状のシャフト(出力軸)であり、ケーシング本体部2m及びケーシング蓋部2cの一側(上側)に偏した位置にそれぞれ設けた一対の軸受部2s,2sにより回動自在に支持される。
The
一方、ケーシング2の内部に位置するシャフト3には可動体部4を固定する。可動体部4は、プラスチック等の非磁性材により形成した保持ブロック部11を有する。保持ブロック部11(可動体部4)は、図1に示すように、正面視が略三角形状となるため、この三角形における一つの角部に対応する位置P1にシャフト3を配するとともに、可動体部4の他端側4sにはマグネット部4mを配する。したがって、三角形における残りの二つの角部に対応する位置P2とP3には、マグネット部4mによるS極とN極がそれぞれ発生する。これにより、可動体部4(保持ブロック部11)は、一端側4cがシャフト3に固定され、他端側4sが自由端となるため、シャフト3を支点に旋回可能となる。
On the other hand, the
この場合、保持ブロック部11は、被覆することによりマグネット部4mを保持する。例示の場合、図4に示すように、保持ブロック部11は保持ブロック本体部11bとこの保持ブロック本体部11bに付設する保持ブロックカバー部11cにより構成するため、保持ブロック本体部11bに形成した凹部にマグネット部4mを収容すれば、保持ブロック本体部11bに付設する保持ブロックカバー部11cにより保持される。この際、マグネット部4mは、全体が保持ブロック部11により被覆されてもよいが、例示のように、保持ブロック部11(可動体部4)の他端側4sにおける、界磁部6に対面する対向面の少なくとも一部に開口部11s…を形成し、マグネット部4mの少なくとも一部を露出させることが望ましい。具体的には、図5に示すように、保持ブロックカバー部11cの全体を矩形枠状に形成するとともに、この枠内に一対の保持バンド部11cb,11cbを一体に形成する。これにより、図6に示すように、マグネット部4mと界磁部6間のエアギャップGaを最小限に設定可能になるため、マグネット部4mの磁気的特性を最大限に活かせる利点がある。
In this case, the
また、マグネット部4mは、細長の偏平直方体状に形成することにより、長手方向両側にS極とN極をそれぞれ着磁したマグネット4maとこのマグネット4maの裏面側に配したバックヨーク4myとの組合わせにより構成する。なお、マグネット部4mは、このように、マグネット4maとバックヨーク4myの組合わせにより構成してもよいし、マグネット部4mのみを単独使用してもよい。マグネット部4mを単独使用する場合、保持ブロック部11は磁性材により形成可能である。このように、マグネット部4mは、マグネット4maを単独使用してもよいし、又はこのマグネット4maとバックヨーク4myの組合わせにより構成してもよいなど、ロータリソレノイド1のサイズ設計及び性能設計に対する設計自由度を高めることができる。
Further, the
一方、ケーシング2の内部には、単一コイル6cを有する界磁部6を配設する。この場合、単一コイル6cは、コイル軸方向Fcにおける一方の端面6sをマグネット部4m(マグネット4ma)に対面させて配する。また、例示の場合、界磁部6には、単一コイル6cを装填するE形ヨーク12を設ける。これにより、E形ヨーク12による磁気回路が構成されるため、ロータリソレノイド1の高効率化及び高性能化に寄与できる。なお、21は、プラスチック等の絶縁材により形成し、単一コイル6cを巻回したコイルボビンを示す。
On the other hand, a
さらに、ケーシング2の内部には、マグネット部4mの旋回範囲を所定の範囲Zrに規制するための可動体規制部7を設ける。例示の可動体規制部7は、ケーシング2の内壁に形成した一対の規制壁面部2p,2qと、保持ブロック部11に形成することにより規制壁面部2p,2qに当接して位置規制される被規制面部11p,11qにより構成する。このような可動体規制部7を設ければ、ケーシング2の内壁及び保持ブロック部11の一部を、可動体規制部7に兼用可能になるため、全体構造の更なる簡略化,コストダウン及びサイズダウンに寄与できる利点がある。
Furthermore, a movable
よって、このような本実施形態に係るロータリソレノイド1によれば、ケーシング2と、このケーシング2に設けた軸受部2s…により回動自在に支持されるシャフト3と、一端側4cをシャフト3に固定し、かつ他端側4sを自由端にすることにより旋回可能なマグネット部4mを有する可動体部4と、ケーシング2に固定し、給電制御されることにより可動体部4を吸引又は反発可能な界磁部6とを備えるとともに、特に、三角形における一つの角部に対応する位置P1にシャフト3を配し、かつ残りの二つの角部に対応する位置P2とP3にS極とN極がそれぞれ生じるマグネット部4mを配した可動体部4と、コイル軸方向Fcにおける一方の端面6sをマグネット部4mに対面させて配した単一コイル6cを有する界磁部6と、可動体部4が旋回する範囲を所定の範囲Zrに規制する可動体規制部7とを備えてなるため、従来のロータリソレノイドに対して独立した界磁部の数量を半減させることができる。したがって、部品点数の削減による部品コストに対するコストダウンを図れるとともに、組立工数の低減による製造コストに対するコストダウンを図ることができる。また、シャフト3の軸直角方向における可動体部4の長さを短くできるとともに、可動体部4の変位空間の両側には界磁部6を配置しないため、ケーシング2を直方体状に形成する場合であっても、合理的な部品配置を容易に行うことができる。この結果、無用なデッドスペースの発生を大きく低減でき、ロータリソレノイド全体の小型コンパクト化を実現できる。
Therefore, according to the
他方、図6は、ロータリソレノイド1における駆動回路Dを示す。駆動回路Dは、単一コイル6cから導出する一対の接続リード13a,13bに対して給電するための直流源31と、この直流源31から接続リード13a,13bに供給する直流電圧の給電又は給電停止を行うとともに、直流電圧の極性を反転させる極性切換を行う操作スイッチ32を備える。
On the other hand, FIG. 6 shows a drive circuit D in the
次に、本実施形態に係るロータリソレノイド1の使用方法及び動作について、図1〜図8を参照して説明する。
Next, the usage method and operation | movement of the
ロータリソレノイド1を使用する際には、図6に示すように、単一コイル6cの接続リード13a,13bに駆動回路Dを接続する。図6は、操作スイッチ32を給電ポジションに切換えた状態を示す。したがって、単一コイル6cには給電が行われ、E形ヨーク12には、図6に示すS極とN極が発生する。なお、マグネット4maの極性(S極,N極)は、図6に示すとおりである。これにより、マグネット4maのS極側はE形ヨーク12のN極側に吸引されるとともに、マグネット4maのN極側はE形ヨーク12のN極側に対して反発する。この結果、シャフト3は図8に示す矢印Fr方向における時計方向に回動変位するとともに、可動体部4は、当該可動体部4の被規制面部11qがケーシング2の規制壁面部2qに当接(係止)する図6に示す位置で停止する。
When the
一方、この状態から操作スイッチ32を給電停止ポジションに切換えた場合を想定する。この場合、図7に示すように、界磁部6には給電に基づく自らの磁極は発生しない。しかし、マグネット4maによる磁界は維持されるため、マグネット4ma及びE形ヨーク12により形成される磁気回路により可動体部4の位置が保持される。図7に示す点線Mmは、給電停止時における当該磁気回路を通る磁力線を示している。
On the other hand, it is assumed that the
他方、この状態から操作スイッチ32を極性反転させた反転給電ポジションに切換えた場合を想定する。この場合、E形ヨーク12には、図8に示すように、図6に示した極性に対して反転したS極とN極が発生する。これにより、マグネット4maのN極側はE形ヨーク12のS極側に吸引され、マグネット4maのS極側はE形ヨーク12のS極側に対して反発する。この結果、シャフト3は図8に示す矢印Fr方向における反時計方向に回動変位するとともに、可動体部4は、当該可動体部4の被規制面部11pがケーシング2の規制壁面部2pに当接(係止)する図8に示す位置で停止する。図8に示す点線Mp,Mqは、給電時における磁気回路を通る磁力線を示している。この際、シャフト3が回動変位する角度範囲は、図7に示す所定の範囲Zrとなる。
On the other hand, it is assumed that the
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 The preferred embodiment has been described in detail above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and the detailed configuration, shape, material, quantity, and the like are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Can be changed, added and deleted arbitrarily.
例えば、保持ブロック部11(可動体部4)の他端側4sにおける界磁部6に対面する対向面の少なくとも一部に開口部11s…を形成し、マグネット部4mの少なくとも一部を露出させる形態を例示したが、マグネット部4mの全体が保持ブロック部11により被覆される形態を排除するものではない。また、保持ブロック部11は、保持ブロック本体部11bと保持ブロックカバー部11cの組合わせにより構成した形態を例示したが、マグネット部4mをインサートすることにより保持ブロック部11を一体成形(インサート成形)してもよい。一方、可動体規制部7は、ケーシング2の内壁に形成した一対の規制壁面部2p,2qと、保持ブロック部11に形成することにより規制壁面部2p,2qに当接して位置規制される被規制面部11p,11qにより構成した形態を例示したが、他の形態、例えば、独立したストッパ機構を別途設ける形態やケーシング2の外部に設ける形態を排除するものではない。さらに、界磁部6には、E形ヨーク12を設ける形態が望ましいが、E形ヨーク12とは異なる形態(形状)及びヨークを設けない形態を排除するものではない。
For example, the opening 11s is formed in at least a part of the facing surface facing the
本発明に係るロータリソレノイドは、通路を開閉して所定の重さを有する物体を一つずつ通過させるゲート機構のように、シャフトを所定の角度範囲で反復的に回動変位させて使用する各種用途に利用できる。 The rotary solenoid according to the present invention can be used by repeatedly rotating and displacing a shaft within a predetermined angular range, such as a gate mechanism that opens and closes a passage and passes an object having a predetermined weight one by one. Available for use.
1:ロータリソレノイド,2:ケーシング,2s:軸受部,2s:軸受部,2p:規制壁面部,2q:規制壁面部,3:シャフト,4:可動体部,4c:可動体部の一端側,4s:可動体部の他端側,4m:マグネット部,4ma:マグネット,4my:バックヨーク,6:界磁部,6s:単一コイルの一方の端面,6c:単一コイル,7:可動体規制部,11:保持ブロック部,11s…:開口部,11p:被規制面部,11q:被規制面部,12:E形ヨーク,P1:角部,P2:角部,P3:角部,Fc:コイル軸方向,Zr:所定の範囲 1: rotary solenoid, 2: casing, 2s: bearing portion, 2s: bearing portion, 2p: restriction wall surface portion, 2q: restriction wall surface portion, 3: shaft, 4: movable body portion, 4c: one end side of the movable body portion, 4s: the other end side of the movable body part, 4m: magnet part, 4ma: magnet, 4my: back yoke, 6: field part, 6s: one end surface of a single coil, 6c: single coil, 7: movable body Restriction part, 11: Holding block part, 11s ...: Opening part, 11p: Restricted surface part, 11q: Restricted surface part, 12: E-shaped yoke, P1: Corner part, P2: Corner part, P3: Corner part, Fc: Coil axial direction, Zr: Predetermined range
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