JP2020195247A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
Description
、前記内側環状部材は、前記可動体の質量を調節するための錘であり、前記接続体が固定される前記内周側部分は、前記内側環状部材に設けられていることが好ましい。可動体と固定体とを接続体によって接続したリニアアクチュエータにおいては、以下の式(1)に示すように、可動体の共振周波数f0は、可動体の質量mと接続体のバネ定数kを含む式で規定される。
共振周波数f0=(1/2π)×√(k/m)・・・(1)
k:接続体のバネ定数、m:可動体の質量
(全体構成)
図1は、本発明の実施形態1に係るアクチュエータ1の断面図である。図2は、図1のアクチュエータ1の分解断面斜視図である。図1、図2に示すように、アクチュエータ1は、固定体2および可動体3と、固定体2と可動体3とを接続するダンパー部材10と、固定体2に対して可動体3を軸線L方向に相対移動させる磁気駆動機構6を備える。磁気駆動機構6は、磁石61およびコイル62を備える。磁石61は、可動体3に配置され、コイル62は、固定体2に配置される。可動体3は、L1側の端部およびL2側の端部の各位置において、ダンパー部材10を介して固定体2と接続される。従って、ダンパー部材10は、軸線L方向に離間した2箇所に配置される
固定体2は、ケース20と、ケース20に保持される第1ホルダ4および第2ホルダ5を備える。ケース20は、軸線L方向に延びる筒状ケース21と、筒状ケース21のL1側の端部に固定される第1端板22と、筒状ケース21のL2側の端部に固定される第2端板23を備える。第1ホルダ4および第2ホルダ5は、筒状ケース21の内側に配置される。第1ホルダ4には、コイル62が固定されるとともに、ダンパー部材10が接続される。第2ホルダ5には、ダンパー部材10が接続される。本形態では、第1ホルダ4および第2ホルダ5は樹脂製であり、ケース20は金属製である。
周部分からL2側へ突出する円筒状のコイル固定部43を備える。コイル62は、コイル固定部43の外周側に巻かれている。開口部41には、ダンパー部材10が配置される。環状部42の外周面は円筒面であり、筒状ケース21に内接する。図2に示すように、環状部42には、径方向に延びるリブ421が形成されている。また、周方向で隣り合うリブ421の間に肉抜き部422が形成されている。環状部42には、コイル線が接続される基板63が固定される。基板63は、環状部42の外周面に設けられた凹部44に配置される。
可動体3は、固定体2の径方向の中心において軸線L方向に延びるシャフト31と、シャフト31の軸線L方向の略中央に固定される磁石61と、磁石61にL1側で重なる第1ヨーク32と、磁石61にL2側で重なる第2ヨーク33と、第1ヨーク32にL1側で重なる内側環状部材36と、第2ヨーク33にL2側で重なる金属製の内側環状部材37を備える。内側環状部材36、37は、シャフト31が嵌まる軸孔を備えている。内側環状部材36、37は同一形状であり、軸線L方向で逆向きに配置される。内側環状部材36、37は、可動体3の質量を調節するための錘である。
共振周波数f0=(1/2π)×√(k/m)・・・(1)
k:接続体(ゲル状ダンパー部材14)のバネ定数、m:可動体3の質量
ダンパー部材10は、シャフト31と第1ホルダ4との間、および、シャフト31と第2ホルダ5との間の2箇所に配置される。以下、シャフト31と第1ホルダ4とを接続するダンパー部材10を第1ダンパー部材10Aとし、シャフト31と第2ホルダ5とを接続するダンパー部材10を第2ダンパー部材10Bとして説明する。第1ダンパー部材1
0Aと第2ダンパー部材10Bは同一の構成であり、軸線L方向で逆向きに配置される。
シャフト31と第1ホルダ4とを接続する第1ダンパー部材10Aは、第1ホルダ4の開口部41に配置される。第1ダンパー部材10Aの第2部材12は、接着などによって開口部41の内面に固定される。また、第1ダンパー部材10Aの第1部材11は、第1部材11の中心部分を貫通する軸孔19に配置されるボルト310によって、シャフト31のL1側の端部に固定される。これにより、第1ホルダ4とシャフト31が第1ダンパー部材10Aによって接続される。第1部材11は、内側環状部材36にL1側から当接する。
アクチュエータ1は、コイル62に通電することにより、磁気駆動機構6が、可動体3を軸線L方向に駆動する駆動力を発生させる。コイル62への通電を切ると、可動体3は、ゲル状ダンパー部材14の復帰力によって原点位置へ戻る。従って、コイル62への通電を断続的に行うことにより、可動体3は、軸線L方向で振動する。
L方向に相対移動する。従って、ゲル状ダンパー部材14は、可動体3の振動に追従してせん断方向に変形する。
図3は、ダンパー部材10の製造方法の説明図である。ダンパー部材10の製造に用いる製造用治具90は、円形凹部91と、円形凹部91の底面中央から突出するピン92を備える。ダンパー部材10の製造方法は、製造用治具90に対して第1部材11および第2部材12を組み付ける第1ステップと、第1部材11と第2部材12の隙間Sにゲル材料140を充填する第2ステップと、ゲル材料140を加熱硬化させる第3ステップと、製造用治具90からダンパー部材10を取り外す第4ステップと、を含む。
以上のように、実施形態1のアクチュエータ1では、可動体3と固定体2とを接続するダンパー部材10が、可動体3に設けられた内周側部分であるシャフト31のL1側の端部と、固定体2に設けられた外周側部分である第1ホルダ4の開口部41との間、および、可動体3に設けられた内周側部分であるシャフト31のL2側の端部と、第2ホルダ5の開口部51との間の2箇所に配置される。各ダンパー部材10は、可動体3と固定体2
との径方向の隙間において全周にわたって連続して配置された接続体であるゲル状ダンパー部材14を備えており、ゲル状ダンパー部材14は、内周部141が第1部材11を介してシャフト31に固定され、外周部142が第2部材12を介して固定体2に固定される。
。従って、アクチュエータ1の製造を効率的に行うことができる。
(全体構成)
図4は、本発明の実施形態2に係るアクチュエータ1Aの断面図である。図5は、図4のアクチュエータ1AをL1側から見た分解斜視図である。図5は、図4のアクチュエータ1AをL2側から見た分解斜視図である。以下、実施形態1と共通の構成は同一の符号を用いて説明を省略する。図4〜図6に示すように、アクチュエータ1Aは、固定体2Aおよび可動体3Aと、固定体2Aと可動体3Aとを接続する接続体であるゲル状ダンパー部材14と、固定体2Aに対して可動体3Aを軸線L方向に相対移動させる磁気駆動機構6を備える。磁気駆動機構6は、実施形態1と同様に、可動体3Aに配置される磁石61と、固定体2Aに配置されるコイル62を備える。
固定体2は、樹脂製のケース20Aと、ケース20Aに保持されるホルダ4A(ホルダ部材)と、外側環状部材40、50を備える。外側環状部材40、50は同一形状であり、軸線L方向で逆向きに配置される。実施形態2のケース20Aは、筒状ケース21Aと、筒状ケース21AのL1側の端部に固定される第1蓋部材22Aと、筒状ケース21AのL2側の端部に固定される第2蓋部材23Aを備える。筒状ケース21Aには、コイル線が接続される基板63Aが固定される。基板63Aは、筒状ケース21Aの外周面に設けられた凹部24に配置される。
可動体3Aは、固定体2Aの径方向の中心において軸線L方向に延びるシャフト31Aと、シャフト31Aの軸線L方向の略中央に固定される磁石61と、磁石61にL1側で重なる第1ヨーク32Aと、磁石61にL2側で重なる第2ヨーク33Aと、第1ヨーク32AにL1側で重なる内側環状部材36Aと、第2ヨーク33AにL2側で重なる金属製の内側環状部材37Aを備える。内側環状部材36A、37Aは、シャフト31Aが嵌まる軸孔を備えている。内側環状部材36A、37Aは同一形状であり、軸線L方向で逆
向きに配置される。実施形態1と同様に、内側環状部材36A、37Aは、可動体3Aの質量を調節するための錘である。
実施形態2では、ゲル状ダンパー部材14として、シャフト31AのL1側の端部に取り付けられた内側環状部材36Aと外側環状部材40との間に配置される第1ゲル状ダンパー部材14A、および、シャフト31AのL2側の端部に取り付けられた内側環状部材37Aと外側環状部材50との間に配置される第2ゲル状ダンパー部材14Bを備えている。ゲル状ダンパー部材14は、径方向の厚さが一定の円筒状部材であり、軸線L方向の寸法(高さ)も一定である。ゲル状ダンパー部材14は、シリコーンゲルからなる。例えば、ゲル状ダンパー部材14として、針入度が90度から110度のシリコーンゲルを用いることができる。
以上のように、実施形態2のアクチュエータ1Aでは、可動体3Aと固定体2Aとを接続する接続体であるゲル状ダンパー部材14が、可動体3に設けられた内周側部分である内側環状部材36Aと、固定体2Aに設けられた外周側部分である外側環状部材40との間、および、可動体3Aに設けられた内周側部分である内側環状部材37Aと、固定体2Aに設けられた外周側部分である外側環状部材50との間の2箇所に配置される。各ゲル
状ダンパー部材14は、可動体3Aと固定体2Aとの径方向の隙間において全周にわたって連続して配置されており、各ゲル状ダンパー部材14の内周部141が可動体3Aと接続され、各ゲル状ダンパー部材14の外周部142が固定体2Aと接続されている。従って、可動体3Aが振動方向(軸線L方向)とは異なる方向に移動することを抑制できる。よって、可動体3Aが意図しない方向へ動くことを抑制でき、可動体3Aと固定体2Aとの衝突を抑制できる。
(全体構成)
図7は、本発明の実施形態3に係るアクチュエータ1Bの断面図である。図8は、図7のアクチュエータ1BをL1側から見た分解斜視図である。図9は、図7のアクチュエータ1BをL2側から見た分解斜視図である。以下、実施形態1、2と共通の構成は同一の符号を用いて説明を省略する。図7〜図9に示すように、アクチュエータ1Bは、固定体2Bおよび可動体3Bと、固定体2Bと可動体3Bとを接続する接続体であるゲル状ダンパー部材14と、固定体2Bに対して可動体3Bを軸線L方向に相対移動させる磁気駆動機構6を備える。磁気駆動機構6は、実施形態1、2と同様に、可動体3Bに配置される磁石61と、固定体2Bに配置されるコイル62を備える。
れるゲル状ダンパー部材14を第2ゲル状ダンパー部材14Bとする。
固定体2は、金属製のケース20Bと、ケース20Bに保持される第1ホルダ4Bおよび第2ホルダ5Bと、コイルホルダ70を備える。実施形態3のケース20Bは、筒状ケース21Bと、筒状ケース21BのL1側の端部に固定される第1端板22Bと、筒状ケース21BのL2側の端部に固定される第2端板23Bを備える。筒状ケース21Bには、コイル線が接続される基板63Bが固定される。基板63Bは、筒状ケース21Bの外周面から突出する固定部品26に固定される。
可動体3Bは、固定体2Bの径方向の中心において軸線L方向に延びるシャフト31Bと、シャフト31Bの軸線L方向の略中央に固定される磁石61と、磁石61にL1側で重なる第1ヨーク32Bと、磁石61にL2側で重なる第2ヨーク33Bと、第1ヨーク32BにL1側で重なる内側環状部材36Bと、第2ヨーク33BにL2側で重なる金属製の内側環状部材37Bを備える。内側環状部材36B、37Bは、シャフト31Bが嵌まる軸孔を備えている。内側環状部材36B、37Bは同一形状であり、軸線L方向で逆向きに配置される。実施形態1、2と同様に、内側環状部材36B、37Bは、可動体3Bの質量を調節するための錘である。
実施形態3では、ゲル状ダンパー部材14として、シャフト31BのL1側の端部に取り付けられた内側環状部材36Bと第1ホルダ4Bの枠部分45との間に配置される第1ゲル状ダンパー部材14A、および、シャフト31BのL2側の端部に取り付けられた内側環状部材37Bと第2ホルダ5Bの枠部分56との間に配置される第2ゲル状ダンパー部材14Bを備えている。ゲル状ダンパー部材14は、径方向の厚さが一定の円筒状部材であり、軸線L方向の寸法(高さ)も一定である。ゲル状ダンパー部材14は、シリコーンゲルからなる。例えば、ゲル状ダンパー部材14として、針入度が90度から110度のシリコーンゲルを用いることができる。
以上のように、実施形態3のアクチュエータ1Bでは、可動体3Bと固定体2Bとを接続する接続体であるゲル状ダンパー部材14が、可動体3に設けられた内周側部分である内側環状部材36Bと、固定体2Bに設けられた外周側部分である枠部分45との間、および、可動体3Bに設けられた内周側部分である内側環状部材37Bと、固定体2Bに設けられた外周側部分である枠部分56との間の2箇所に配置される。各ゲル状ダンパー部材14は、可動体3Bと固定体2Bとの径方向の隙間において全周にわたって連続して配置されており、各ゲル状ダンパー部材14の内周部141が可動体3Bと接続され、各ゲル状ダンパー部材14の外周部142が固定体2Bと接続されている。従って、可動体3Bが振動方向(軸線L方向)とは異なる方向に移動することを抑制できる。よって、可動体3Bが意図しない方向へ動くことを抑制でき、可動体3Bと固定体2Bとの衝突を抑制できる。
定体2B側の部品とを接続する点についても、実施形態2と同様である。従って、これらの点において、実施形態2と同様の作用効果を得ることができる。
上記各形態のゲル状ダンパー部材14の形態として、以下の変形例の形態を採用することができる。図10(a)は、変形例1のゲル状ダンパー部材14Cの斜視図であり、図10(b)は、変形例1のゲル状ダンパー部材14Cの側面図である。図10(a)、(b)には、ゲル状ダンパー部材14Cと共に、ゲル状ダンパー部材14Cの内周部141Cが固定される内側枠材15、および、ゲル状ダンパー部材14Cの外周部142Cが固定される外側枠材16を図示している。内側枠材15および外側枠材16の一方は可動体に固定され、内側枠材15および外側枠材16の他方は固定体に固定される。内側枠材15および外側枠材16は円筒状である。内側枠材15の軸線L方向の高さH1は、外側枠材16の軸線L方向の高さH2よりも小さい。
図11(a)は、変形例2のゲル状ダンパー部材14Dの斜視図である。変形例2のゲル状ダンパー部材14Dは、上記各形態と同様に、内周部141Dが環状である。従って、内周部141Dは、全周が可動体および固定体の一方に接続される。一方、ゲル状ダンパー部材14Dの外周部142Dは、周方向の一部に内周側へ凹む凹部143を備えており、凹部143を除く円弧状外周面144の部分が、可動体および固定体の他方に接続される。
図11(b)は、変形例3のゲル状ダンパー部材14Eの斜視図である。変形例3のゲル状ダンパー部材14Eは、内周部141Eの軸線L方向の高さが外周部142Eの軸線L方向の高さより大きい。加えて、変形例3のゲル状ダンパー部材14Eは、外周部142Eに内周側へ凹む凹部143と、内周側へ凹んでいない円弧状外周面144とが交互に設けられている。従って、変形例3では、内周部141Eの固定面積と、外周部142Eの固定面積との面積差を少なくできるため、内周部141Eへの応力集中を低減させることができる。このように、ゲル状ダンパー部材14Eへの応力集中を低減させることにより、可動体を振動させる際の振幅の許容範囲を大きくすることができる。従って、大きな振幅で可動体を振動させることができる。また、ゲル状ダンパー部材14Eの耐久性を向
上させることができる。
Claims (10)
- 磁石およびコイルの一方を備えた可動体と、
前記磁石およびコイルの他方を備えた固定体と、
前記固定体と前記可動体とを接続する接続体と、を有し、
前記磁石およびコイルは、前記可動体を前記固定体に対して振動させる磁気駆動機構を構成しており、
前記可動体および前記固定体の一方は、前記可動体および前記固定体の他方の内周側に配置される内周側部分を備え、前記可動体および固定体の他方は、前記内周側部分の外周側を囲む外周側部分を備え、
前記接続体は、前記内周側部分の全周を連続して囲んでおり、
前記接続体の内周部が前記内周側部分に接続され、前記接続体の外周部が前記外周側部分に接続されることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記固定体は、前記可動体の外周側を囲んでおり、
前記接続体の前記内周部が、前記可動体に設けられた前記内周側部分に接続され、前記接続体の前記外周部が、前記固定体に設けられた前記外周側部分に接続されることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 - 前記接続体は、前記可動体の振動方向の一端側および他端側で前記可動体と前記固定体を接続していることを特徴とする請求項1または2に記載のアクチュエータ。
- 前記接続体は、ゲル状ダンパー部材からなることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のアクチュエータ。
- 前記接続体は円筒形状であることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載のアクチュエータ。
- 前記接続体は、前記内周部の高さが前記外周部の高さより大きいことを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載のアクチュエータ。
- 前記内周部は、全周で前記内周側部分と接続され、
前記外周部は、周方向の一部が前記外周側部分と接続されることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載のアクチュエータ。 - 前記接続体は、円筒状の第1部材と、前記第1部材の外周側に配置される円筒状の第2部材との間に配置されて前記第1部材と前記第2部材とを接続しており、
前記内周部は、前記第1部材を介して、全周で前記内周側部分と接続され、
前記外周部は、前記第2部材を介して、全周または周方向の一部が前記外周側部分と接続されることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載のアクチュエータ。 - 前記可動体は、
前記接続体の内周側に配置される内側環状部材を備え、前記内側環状部材は、前記可動体の質量を調節するための錘であり、
前記接続体が固定される前記内周側部分は、前記内側環状部材に設けられていることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載のアクチュエータ。 - 前記固定体は、前記コイルが巻かれるコイル固定部を備えたホルダ部材と、前記ホルダ部材に固定される外側環状部材と、を備え、
前記接続体が固定される前記外周側部分は、前記外側環状部材に設けられていることを
特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載のアクチュエータ。
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