JP2627516B2 - 自己保持型遅動ソレノイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プランジャの吸引時又は反吸引時のいずれ
かの動作すなわち往・復どちらかの動作の速度を遅らせ
ることができかつ該動作速度を電気的に可変制御し得る
遅動ソレノイドに関し、特に、プランジャをストローク
エンドで自己保持可能な遅動ソレノイドに関する。

〈従来の技術〉 従来、機械装置の機構部品等を所定の距離範囲で移動
させる方法の一つにソレノイドが知られている。

このソレノイドは外周に電磁コイルを巻装したコイル
ボビン内に軸方向摺動可能に嵌装され、電磁コイルが励
磁されることによりコイルボビン内方に吸引されるプラ
ンジャを備えた構成である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、このようなソレノイドは、上述したよう
に、励磁された電磁コイルの付勢によりプランジャの吸
引動作が行われるわけであるが、その吸引動作は吸引開
始後、急激に加速して瞬間的にストロークエンドに至る
特性をもっている。

逆に、電磁コイルへの通電を停止し、該電磁コイルを
非励磁とすることによって、プランジャは復帰バネの付
勢によりやはり瞬間的に元位置に復帰する。

従って、前記機械部品等を瞬間的に動作させる場合に
は、プランジャの動作速度を速くできるので従来のソレ
ノイドが有効であるが、該機械部品等を緩やかに作動さ
せたい場合や、一定の速度で動作させたい場合には、こ
のような従来のソレノイドでは実現が不可能であった。

例えば、遊技場において、設置されるパチンコ台にお
いて、盤面の得点孔を開閉するいわゆるチューリップ片
を速やかに開放した後、緩やかに閉じるように工夫した
ものがあるが、従来のものでは、モータの駆動力をギヤ
装置等により減速してチューリップ駆動手段に伝達して
チューリップ片が閉じるのを遅らせる方法しかなく、そ
の構造は複雑で装置の設置スペースも大きくする必要が
あった。従って、プランジャの動作速度を遅らせるソレ
ノイドの実現が待たれていた。

また、従来のソレノイドでは、前記プランジャをスト
ロークエンドで保持する場合、電磁コイルへの通電をそ
のまま継続して該電磁コイルを励磁することにより、プ
ランジャを吸引し続ける必要があり、電磁コイルの励磁
を継続するための消費電力が嵩むという問題点があっ
た。

そこで本発明は、以上のような従来の実状に鑑み、簡
単な構成でプランジャの吸引時又は反吸引時のいずれか
一方のモードにおいて、動作速度を遅らせるようにし、
しかもこの動作速度を電気的に制御し得る遅動ソレノイ
ドであって、かつ前記プランジャをストロークエンドで
吸引状態に自己保持し得る自己保持型の遅動ソレノイド
を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため本発明は、外周に電磁コイルを巻装したコイ
ルボビン内に軸方向摺動可能に嵌装され、電磁コイルの
付勢によりコイルボビン内方に吸引されるプランジャ
と、 該プランジャ摺動空間と器外空間とを連通するための
通路断面積大なる一方向弁付きの空気孔と、 該空気孔の閉弁状態でプランジャが動作する時に外気
をプランジャ摺動空間に導き又は該摺動空間から排気す
るための１以上の通路断面積小なる空気孔と、 該通路断面積小なる空気孔を開閉するためのソレノイ
ド弁と、 前記プランジャをストロークエンドで吸着保持するた
めの永久磁石を設けたことを特徴とする自己保持型遅動
ソレノイドとする。

〈作用〉 係る構成では、プランジャの吸引又は反吸引の動作時
に、一方向弁が開放して通路断面積大なる空気孔を介し
てプランジャ摺動空間内の空気が器外空間との間で速や
かに出入りするとき、プランジャの吸引又は反吸引の動
作は瞬間的に行なわれる。

逆に、一方向弁が閉成して通路断面積大なる空気孔が
閉じる方向にプランジャが動作する時には、外部空気が
通路断面積小なる空気孔から少量づつプランジャ摺動空
間内に導入され又は少量づつ該摺動空間から排気される
のでプランジャの往動又は復帰の動作が緩やかに行なわ
れる。

ここで、一方向弁閉成時のプランジャの動作速度は、
プランジャ摺動空間と器外空間との間で出入する空気流
量によって決まる。

従って、ソレノイド弁への通電制御による通路断面積
小なる空気孔の開閉の組み合わせによって、プランジャ
摺動空間に出入する空気の流量が段階的に可変し、プラ
ンジャの吸引動作又は反吸引の動作速度を段階的に可変
とすることができる。

一方、プランジャがストロークエンドに至って固定鉄
心に着座した時に、電磁コイルへの通電を停止しても、
永久磁石の磁力によってプランジャは吸着されたまゝ自
己保持される。従って、電磁コイルへの通電を継続して
プランジャを吸引し続ける必要がない。

〈実施例〉 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は反吸引時すなわち復帰時にプランジャがゆっ
くり動作するタイプの遅動ソレノイドが示されており、
フレーム１内に配設された電磁コイル２及びプランジャ
３等を備えて構成されている。

フレーム１は磁性体材料からなり、一端が開放された
円筒形状をなしており、このフレーム１内底部には固定
鉄心４が一体的に配設されている。また、フレーム１内
の周部には外周に電磁コイル２を巻装した円筒状のコイ
ルボビン５が収納され固定されている。この場合、固定
鉄心４の中央部はコイルボビン５の中央部の孔5aに挿入
配置される。この固定鉄心４の内端面は後述するプラン
ジャ３の先端形状に対応させて略円錐台形状に陥没形成
されている。

プランジャ３はその先端が略円錐台形状をした円柱体
で、コイルボビン５の中央部の孔5aに軸方向に摺動可能
に嵌装されている。

尚、プランジャ３を構成する前記円柱体はネジ嵌合に
より結合される二部材3A,3Bからなり、少なくとも部材3
Bは磁性体材料により形成されている。

６はプランジャ３を反吸引方向に復帰させるための復
帰バネであり、コイルボビン５の上端面とプランジャ３
の基端部外周に固定された板部材７との間に介装され、
プランジャ３を図の上方に常時付勢している。

かかる構成のソレノイドにおいて、プランジャ３の摺
動空間すなわち、コイルボビン５の中央部の孔5aと固定
鉄心４の内端面との間に形成されるプランジャ３の摺動
空間Ａを気密に保持するシール部材としてのシールリン
グ８がプランジャ３とコイルボビン５内周面間に介装さ
れている。尤も、上記シール部材を設けずにプランジャ
３とコイルボビン５内周面とのクリアランスを厳密に成
形することによって気密性の高いシール作用を達成して
もよい。

また、プランジャ３の吸引動作時にプランジャ摺動空
間Ａの空気を外部に逃がす通路断面積大なる空気孔10
（以下、大空気孔と称する）と、プランジャ３の復帰時
すなわち反吸引作動時に外部空気をプランジャ摺動空間
Ａに導く１以上の通路断面積小なる空気孔９（以下、小
空気孔と称する）と、が設けられている。

即ち、プランジャ３の先端から軸方向略中間部まで、
プランジャ３中心軸上に主空気孔11が設けられている。
そして、大空気孔10は主空気孔11の上端部から上方に伸
びてのち横方向に屈曲して貫通し、プランジャ３の外周
部に開口されている。主空気孔11の上端に一方向弁とし
ての逆止弁12が設けられ、プランジャ摺動空間Ａ内から
外部への空気流のみを許容するようになっている。

一方、本実施例において２つ設けられる小空気孔９
は、夫々固定鉄心４の上端部に開口して形成され、該固
定鉄心４に形成された空気孔13Aと該孔13Aの周部からフ
レーム１の底壁を貫通して外部に開口する孔13Bとを介
して外部に連通している。

尚、この２つの小空気孔９は同一通路断面積に形成さ
れる。

そして、この小空気孔９を夫々する開閉するソレノイ
ド弁14が設けられている。

このソレノイド弁14はフレーム１の底壁外面に夫々固
定されており、そのプランジャ17は外周に電磁コイル15
を備えたコイルボビン16内に軸方向摺動自由に嵌装され
るとともに電磁コイル15の付勢によりコイルボビン16内
方に吸引可能に設けられる一方、該プランジャ17に弁体
18を連設した構成となっている。

19はプランジャ17を反吸引方向に復帰させるための復
帰バネである。

かかるソレノイド弁14は、非通電時にはプランジャ17
が反吸引方向に復帰して開弁し、通電時にプランジャ17
を吸引することにより閉弁し、小空気孔９を閉塞する。

そして、ソレノイド弁14への通電制御による小空気孔
９の開閉の組み合わせ、即ちこの実施例では、いずれか
一方の小空気孔９の開放、又は２つの小空気孔９の開放
によって、プランジャ摺動空間Ａに導入される空気の流
量が段階的に可変し、プランジャ17の反吸引動作速度を
段階的に可変とすることができるようになっている。

ソレノイド弁14への通電制御は、通電制御回路20で行
われるようになっている。

一方、プランジャ３をストロークエンドで、即ち、該
プランジャ３先端面が固定鉄心４の内端面に当接着座し
た位置でその状態を保持するためのリング状の永久磁石
21が設けられている。

この永久磁石21は、プランジャ３のストロークエンド
付近において、電磁コイル２端部に隣接して配設され
る。そして、永久磁石21は、一対の環状板部22,22′に
よって区画形成された環状空間部に収納保持されてい
る。

尚、この一対の環状板部22は、コイルボビン５外周部
に一体成形されている。

また、該環状板部22′と固定鉄心４の内面との間には
ギャップとなる空間部23が形成されている。

かかる構成において、プランジャ３の吸引動作時に
は、逆止弁12が開放して大空気孔10から速やかにプラン
ジャ摺動空間Ａ内の空気が外部に排出されるので、プラ
ンジャ３の吸引動作が急速に行なわれる。

一方、プランジャ３の反吸引動作時には、外部空気が
上述のように選択されて開放された小空気孔９からのみ
少量づつプランジャ摺動空間Ａ内に導入され、プランジ
ャ３の反吸引動作即ち、復帰動作が緩やかに行なわれ
る。

この際、大空気孔10は逆止弁12が閉成するので空気の
通過は阻止されている。

この動作中において、プランジャ３がストロークエン
ドに至った時即ち、プランジャ３先端面が固定鉄心４の
内端面に当接着座した時に、電磁コイル２への通電を停
止しても、プランジャ３は固定鉄心４と一体となって永
久磁石21の磁路の一部を構成することとなり、自己保持
される。従って、電磁コイル２の励磁を継続してプラン
ジャ３を吸引し続ける必要がない。

この場合、電磁コイル２にパルス電流を流すだけで、
プランジャ３が瞬時に吸引されてストロークエンドに至
り、該プランジャ３先端面が固定鉄心４の内端面にしっ
かりと着座し、後は永久磁石21の磁力によってプランジ
ャ３が自己保持される。

次いで、任意の時間経過後に、電磁コイル２に対して
前記プランジャ３吸引時の電流方向とは逆のパルス電流
を流して永久磁石21の自己保持力より勝る磁力をこの電
磁コイル２に発生させると、プランジャ３は固定鉄心４
から離れ、その後は復帰バネ６の弾性力により元位置に
復帰する。

かかる構成によると、プランジャ３を速やかに吸引さ
せることができると共に、プランジャ３の復帰動作速度
を遅らせることができるものである。

この結果、機械装置の機構部品等を緩やかに動作させ
る用途に有効に利用でき、そのような場合に、モータや
減速装置を設ける必要がなく、機構の簡略化、配置スペ
ースの節約が図れるので、コスト的にも有利である。特
に、パチンコ台において、盤面の得点孔を開閉するいわ
ゆるチューリップ片を速やかに開放した後、この開放状
態を一定時間保持し、更にその後一定速度で緩やかに閉
じるためのアクチュエータとして極めて効果的な利用性
があり、しかもコンパクトであるからパチンコ台に設置
する場合のスペース節約に有利なものである。

そして、上記構成によると、ソレノイド弁14への通電
制御による小空気孔９の開閉の組み合わせによって、プ
ランジャ摺動空間Ａに導入される空気の流量が段階的に
可変してプランジャ３の反吸引動作速度を段階的に可変
とすることができるので、用途に応じて最適なプランジ
ャ３の反吸引動作速度が得られ、利用範囲の拡大を図れ
る。

この場合、ソレノイド弁14を使用したことにより、プ
ランジャ３の反吸引動作速度の可変操作を電気信号によ
り遠隔的に行えるという利点がある。

尚、本実施例においては、小空気孔９を２つ設けて、
いずれか一方を開、又は両方を開とする制御を行うよう
にして、２通りのプランジャ３の反吸引動作速度を得る
ようにしたが、小空気孔９を３つ,4つとたくさん設け、
複数通りのプランジャ３の反吸引動作速度を得るように
しても良い。

また、プランジャ３の反吸引動作中に、開閉の組み合
わせを変化させるようにすれば、反吸引動作途中でその
速度を段階的に変えることもでき、全ての小空気孔９を
閉じれば、閉じた位置でプランジャ３を停止させること
もできる。

尚、この制御は前記通電制御20で行うことができる。

更に、本発明では、小空気孔は１以上設ければ良いと
され、小空気孔を一つ設けた場合は、これの開閉制御に
よって所定のプランジャ３の反吸引動作速度と、小空気
孔全閉時のプランジャ３の停止、即ち、プランジャの反
吸引動作速度０と、の２通りの選択ができる。

従って、この場合には、プランジャ３をある反吸引動
作速度で動かした後、途中で停止させるような作動方式
が採用できる。

更に、小空気孔を２つ以上設けた場合、夫々を異なる
通路断面積に形成することによって更に多くの種類のプ
ランジャ反吸引動作速度が得られる。

第２図には、第１図における逆止弁12の取付け位置を
変更することにより、吸引時にプランジャ３が遅動する
タイプの遅動ソレノイドが示されている。すなわち、大
空気孔10の内端部に逆止弁12aを設けることにより、プ
ランジャ３の吸引時に外部からのプランジャ摺動空気へ
の大量な通気を阻止するようになっている。

而して、この構成によると、プランジャ３の反吸引時
すなわち復帰時には、逆止弁12aが開放して外部空間か
らプランジャ摺動空間Ａに向かって空気が大量に流入す
るので、プランジャ３は急速に復帰動作する。

反対に、プランジャ３の吸引時すなわち往動時には、
逆止弁12aが閉成して外部からの吸気流入は完全に阻止
され、第１図における小空気孔９のみからプランジャ摺
動空間Ａ内の空気が少量ずつ排出されるので、プランジ
ャ３はゆっくりと吸引動作せしめられる。

尚、第２図中、第１図と同一の部番は同一の構成を示
す。

また、上記の実施例に示した大空気孔10、小空気孔９
の形成位置は、図示のものに限定されるものではない。

そして、更に上記構成によると、プランジャ３がスト
ロークエンドに至った時即ち、プランジャ３先端面が固
定鉄心４の内端面に当接着座した時に、電磁コイル２へ
の通電を停止しても、永久磁石21の磁力によってプラン
ジャ３が自己保持され、電磁コイル２の励磁を継続して
プランジャ３を吸引保持し続ける必要がない。

この結果、電磁コイル２の励磁を継続するための消費
電力の低減を図れ、省電力型の遅動ソレノイドとするこ
とができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、プランジャの反
吸引動作速度即ち、復帰動作速度を遅らせることがで
き、ゆっくりとした動作を必要とする機械装置の機構部
品に極めて有効である。しかも、従来の遅動手段と比べ
て構造が簡単で設置スペースも少なくて済むという利点
もある。しかも、プランジャの反吸引動作速度を電気信
号による遠隔自動制御で段階的に、かつ精密に可変とす
ることができ、用途に応じて最適なプランジャの反復動
作速度が得られ利用範囲の拡大が図れるものである。特
に、本発明によると、プランジャがストロークエンドに
至った時に、電磁コイルへの通電を停止しても、永久磁
石の磁力によってプランジャが自己保持され、電磁コイ
ルの励磁を継続して吸引力をプランジャに作用し続ける
必要がないので、電磁コイル用の消費電力の低減を図
れ、省電力型の遅動ソレノイドとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自己保持型遅動ソレノイドの一実
施例を示す縦断面図、第２図は他の実施例を示す一部省
略縦断面図である。 ２……電磁コイル ３……プランジャ ４……固定鉄心 ９……小空気孔 10……大空気孔 11……主空気孔 12,12a……逆止弁 13A……空気孔 14……ソレノイド弁 21……永久磁石

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に電磁コイルを巻装したコイルボビン
   内に軸方向摺動可能に嵌装され、電磁コイルの付勢によ
   りコイルボビン内方に吸引されるプランジャと、 該プランジャ摺動空間と器外空間とを連通するための通
   路断面積大なる一方向弁付きの空気孔と、 該空気孔の閉弁状態でプランジャが動作する時に外気を
   プランジャ摺動空間に導き又は該摺動空間から排気する
   ための１以上の通路断面積小なる空気孔と、 該通路断面積小なる空気孔を開閉するためのソレノイド
   弁と、 前記プランジャをストロークエンドで吸着保持するため
   の永久磁石を設けたことを特徴とする自己保持型遅動ソ
   レノイド。
2. 【請求項２】通路断面積小なる空気孔が２以上設けら
   れ、夫々異なる通路断面積に形成されてなる特許請求の
   範囲第１項記載の自己保持型遅動ソレノイド。
3. 【請求項３】ソレノイド弁は、通路断面積小なる空気孔
   の開閉の組み合わせによって、プランジャ摺動空間に出
   入りする空気の流量が段階的に可変されてプランジャ動
   作速度が段階的に可変することができるよう通電制御回
   路によって制御されてなる特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の自己保持型遅動ソレノイド。