JP3240351B2 - ロータリソレノイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシャフト部を一定の
角度範囲で反復的に回動変位させるロータリソレノイド
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シャフト部を一定の角度範囲で反
復的に回動変位させるロータリソレノイドは、例えば、
実開平７−４３７２３号公報で知られている。

【０００３】この種のロータリソレノイドは、ケーシン
グに回動自在に支持されるシャフト部を備え、このシャ
フト部の外周面に、マグネットロータを同軸的に取付け
るとともに、当該マグネットロータの外周面に対して１
８０゜対向する位置に、鉄芯を有する一対の電磁コイル
部を配設して構成し、使用時には、シャフト部に被規制
部を取付けるとともに、当該被規制部の移動軌跡上に一
対の規制ストッパを配設して当該被規制部の移動を規制
する。これにより、電磁コイル部を通電制御すれば、シ
ャフト部を一定の角度範囲で反復的に回動変位させるこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のロータリソレノイドは次のような問題点があった。

【０００５】第一に、マグネットロータに対する非通電
時の保持力の大きさを容易に設定できないため、使い勝
手及び汎用性に難がある。

【０００６】第二に、シャフト部の回動角度範囲は、規
制ストッパにより規制されるため、当該角度範囲が狭く
なるに従って、トルク及び効率の低下を招く。

【０００７】第三に、構造の複雑化及び部品点数の増加
により、ロータリソレノイド全体の大型化及び高コスト
化を招くとともに、信頼性の低下を招く。

【０００８】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、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
実現できるロータリソレノイドの提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明
は、ケーシング２に回動自在に支持されるシャフト部３
と、このシャフト部３に一端５ｓを固定し、かつ他端５
ｔを自由端にするとともに、マグネット４を有する可動
部５と、ケーシング２に固定し、かつ可動部５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
れることにより当該可動部５を選択的に吸引可能な鉄芯
６ａ，６ｂを有する一対の電磁コイル部７ａ，７ｂを備
えたロータリソレノイド１を構成するに際して、鉄芯６
ａ…の先端６ａｓ…の位置を変更することにより可動部
５に対する非通電時の保持力を設定してなることを特徴
とする。

【００１０】この場合、好適な実施の形態により、鉄芯
６ａ，６ｂは、ネジ１０ａ，１０ｂ又はピン１１ａ…を
使用し、当該ネジ１０ａ…又はピン１１ａ…の長さによ
り鉄芯６ａ…の先端６ａｓ…の位置を変更できる。な
お、ピン１１ａ…を使用した場合には、ピン１１ａ…の
先端６ａｓ…の位置を任意に変更する位置変更機構１２
ａ…を設けることができる。一方、ケーシング２には、
可動部５の可動範囲Ｌを規制する一対のストッパ１３
ａ，１３ｂを設けるとともに、このストッパ１３ａ，１
３ｂを支持し、かつ電磁コイル部７ａ，７ｂから導出す
るリード線１５ａ，１５ｂをガイドするブロック１６を
内蔵させることができる。

【００１１】これにより、一対の電磁コイル部７ａ，７
ｂを通電制御し、各電磁コイル部７ａ…の鉄芯６ａ…の
先端６ａｓ…に同時にＮ極（又はＳ極）を発生させれ
ば、可動部５のマグネット４は、一方の電磁コイル部７
ａ…に吸引され、かつ他方の電磁コイル部７ｂ…に対し
て反発する。したがって、可動部５は電磁コイル部７ａ
又は７ｂに対して選択的に吸引されるため、電磁コイル
部７ａ…に対する通電方向を切換えば、シャフト部３は
一定の角度範囲で回動変位する。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１３】まず、本実施例に係るロータリソレノイド
１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。

【００１４】ロータリソレノイド１は磁性体で形成した
ケーシング２を有する。ケーシング２はケーシング本体
部２ｐとこのケーシング本体部２ｐの開口を閉塞するケ
ーシング蓋部２ｑからなり、このケーシング２の一側に
偏した位置にシャフト部３が回動自在に支持される。こ
の場合、シャフト部３は非磁性体により形成し、ケーシ
ング２に取付けた一対の軸受部２１，２２により支持さ
れる。

【００１５】一方、ケーシング２の内部に位置するシャ
フト部３には、可動部５の一端５ｓを固定する。可動部
５は合成樹脂により形成した矩形可動板２３を有し、こ
の矩形可動板２３の中間部に円盤状のマグネット４を埋
設して固定するとともに、矩形可動板２３の一端をシャ
フト部３に固定する。この場合、矩形可動板２３の一端
に設けた挿通孔部２３ｈにシャフト部３を挿入し、この
シャフト部３及び挿通孔部２３ｈの径方向に設けた貫通
孔に断面Ｃ形の止ピン２４を圧入して固定する。これに
より、可動部５の他端５ｔは自由端となる。なお、矩形
可動板２３の両端面にはマグネット４の異磁極がそれぞ
れ現れる（図４参照）。

【００１６】他方、ケーシング２の内面には一対の電磁
コイル部７ａ，７ｂを取付固定する。各電磁コイル部７
ａ，７ｂはコイルボビン３０ａ，３０ｂにコイル３１
ａ，３ｂを巻回して構成する。電磁コイル部７ａと７ｂ
は所定間隔を置いて配するとともに、可動部５における
マグネット４の両端面にそれぞれ対向させて配し、可動
部５を吸引した際には、当該可動部５の端面に対して各
電磁コイル部７ａ…の軸線が略直角となるように角度選
定する。したがって、ケーシング２は各電磁コイル部７
ａ…が可動部５に対して一定の位置関係及び角度関係と
なるように、その形状が選定されている。

【００１７】また、コイルボビン３０ａ，３０ｂは、そ
の中心に鉄芯挿入孔３２ａ，３２ｂを有し、各鉄芯挿入
孔３２ａ，３２ｂには一端をケーシング２に対して磁気
的に接続したネジ１０ａ，１０ｂ（鉄芯６ａ，６ｂ）を
挿入する。この場合、ケーシング２に電磁コイル部７ａ
…及びネジ１０ａ…を取付けるに際しては、ネジ１０ａ
…をケーシング２に螺着し、かつ電磁コイル部７ａ…を
接着剤等によりケーシング２の内面に接着してもよい
し、或いはケーシング２に挿通させたネジ１０ａ…をコ
イルボビン３０ａ…の鉄芯挿入孔３２ａ…に螺着し、ネ
ジ１０ａ…と電磁コイル部７ａ…を同時にケーシング２
に固定することにより、ネジ１０ａ…を電磁コイル部７
ａ…の固定ネジと鉄芯を兼用させてもよい。

【００１８】さらにまた、鉄芯６ａ…の先端６ａｓ…の
位置を選定することにより、非通電時の可動部５に対す
る保持力を設定する。即ち、図３に示すように、ネジ１
０ａ…におけるネジ部の長さを、Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃのよ
うに変更し、鉄芯６ａ…の先端６ａｓ…の位置を選定す
ることにより、ロータリソレノイド１の用途等に対応し
て可動部５に対する保持力を設定する。なお、保持力の
大きさを設定する必要性については後に述べる。

【００１９】また、ケーシング２の内部には可動部５の
可動範囲Ｌを規制するストッパ１３ａ，１３ｂを架設す
る。このストッパ１３ａ，１３ｂの架設位置は、可動部
５が各ストッパ１３ａ，１３ｂにそれぞれ係止した際
に、可動部５の端面が各電磁コイル部７ａ，７ｂの端部
に接触する直前の位置を選定する。なお、図中、３５は
コイル３１ａ，３１ｂに接続するリード線の引出孔を示
す。

【００２０】次に、本実施例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４を参照して
説明する。

【００２１】まず、ロータリソレノイド１は図４に示す
制御部４０に接続する。この場合、ロータリソレノイド
１の各コイル３１ａ，３１ｂは、並列接続して制御部４
０に接続する。制御部４０は各コイル３１ａ，３１ｂに
対する通電方向を交互に切換える機能を有し、これによ
り、可動部５に対向する各電磁コイル部７ａ，７ｂにお
ける鉄芯６ａ，６ｂの先端６ａｓ…の磁極を同時にＮ極
又はＳ極に切換えることができる。図４は当該先端６ａ
ｓ…の磁極が同時にＮ極に切換えられた状態を示し、こ
の状態では、可動部５におけるマグネット４のＳ極側は
鉄芯６ａ側に吸引されるとともに、マグネット４のＮ極
側は鉄芯６ｂ側から反発される。したがって、制御部４
０により各コイル３１ａ，３１ｂに対する通電方向を交
互に切換えれば、可動部５を反復移動させることができ
る。

【００２２】よって、例えば、シャフト部３に不図示の
ゲート部材を取付ければ、ロータリソレノイド１を不図
示の通路を開閉して一定の重さを有する物品を一つずつ
通過させるゲート機構に利用できる。

【００２３】ところで、このようなゲート機構では、ゲ
ート部材の開閉速度とゲート部材の停止時における保持
力が問題となる。保持力の大きさは、前述のように、鉄
芯６ａ…の先端６ａｓ…の位置を選定することにより任
意に変更できる。即ち、保持力は当該先端６ａｓ…の位
置を吸引時の可動部５（マグネット４）に近づければ大
きくなるとともに、離せば小さくなる。一方、保持力を
大きくすれば、可動部５の反復速度を高速化できないと
ともに、当該反復速度を高速化しようとすれば、保持力
を小さくせざるを得ない。したがって、上述したゲート
部材が停止している際に物品を支えることができる必要
最小限の保持力を設定することにより、可動部５の反復
速度を高速化することが求められる。

【００２４】このように、本実施例に係るロータリソレ
ノイド１は、可動部５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ため、使い勝手及び汎用性を高め
ることができるとともに、従来のロータリソレノイドの
ように、シャフト部３の回動角度範囲が最大範囲よりも
狭い範囲で使用せざるを得ないという原理上の問題は生
じないため、トルク及び効率を向上させることができ
る。また、構造の単純化及び部品点数の削減により、ロ
ータリソレノイド１全体の小型コンパクト化，低コスト
化及び信頼性向上を実現できる。

【００２５】次に、本発明の変更実施例について、図５
〜図８を参照して説明する。

【００２６】図５に示す変更実施例は、鉄芯６ａ…にピ
ン１１ａ…を使用するとともに、このピン１１ａ…の先
端６ａｓ…の位置を任意に変更する位置変更機構１２ａ
…を設けたものである。即ち、この変更実施例に係る電
磁コイル部７ａ…は、コイルボビン３０ａ…の中央に設
けた鉄芯挿入孔３２ａ…の断面形状を非円形等に形成
し、軸方向にのみスライドできるピン１１ａ…を挿入す
るとともに、ケーシング２に調整ネジ５２ａ…を回動自
在に取付け、この調整ネジ５２ａ…のネジ部をピン１１
ａ…に設けた軸方向のネジ孔部５１ａ…に螺合して構成
する。この場合、調整ネジ５２ａ…は、例えば、ケーシ
ング２に設けた挿通孔に調整ネジ５２ａ…のネジ部を挿
入し、ネジ部に設けた溝部にＣ形ストッパ５３ａ…を装
着するなどに回動自在に取付けることができる。なお、
必要により、ケーシング２には当該ストッパ５３ａ…を
収容する収容凹部５４ａ…を膨出形成できる。

【００２７】この変更実施例によれば、調整ネジ５２ａ
…とピン１１ａ…が鉄芯６ａ…を構成する。そして、位
置変更機構１２ａ…を構成する調整ネジ５２ａ…を回せ
ば、鉄芯６ａ…（ピン１１ａ…）の先端６ａｓ…の位置
を任意に変更できるとともに、この変更を容易かつ自由
に行うことができる。

【００２８】他方、図６〜図８に示す変更実施例は、ケ
ーシング２に、電磁コイル部７ａ，７ｂから導出するリ
ード線１５ａ，１５ｂをガイドするブロック１６を内蔵
し、このブロック１６に、ゴム材を用いたストッパ１３
ａ，１３ｂを設けたものである。即ち、この変更実施例
では、プラスチック等により一体成形することにより全
体をＵ形に形成した図７及び図８に示すブロック１６を
用意する。ブロック１６は、図８に示すように、ケーシ
ング２を構成するケーシング本体部２ｐとケーシング蓋
部２ｑにそれぞれ設けた嵌合孔に嵌合して位置決めする
四つの嵌合突起１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを有す
る。また、リード線１５ａ，１５ｂを収容してガイドす
るガイド溝１８を有し、このガイド溝１８はブロック１
６をケーシング２に内部に装着した際に、両端部がケー
シング２に内部に臨むとともに、中間部が導出部１６ｏ
を介して外部に臨む。なお、この導出部１６ｏはケーシ
ング本体部２ｐに設けた切欠部２ｓを通して外部に臨
む。また、ブロック１６における対峙する壁面にはそれ
ぞれ取付孔１９ａ，１９ｂを設け、この取付孔１９ａ，
１９ｂにゴム材のストッパ１３ａ，１３ｂを圧入して取
付ける。

【００２９】これにより、ブロック１６を図６に示すよ
うに、ケーシング２に装着すれば、電磁コイル部７ａ…
から導出するリード線１５ａ…は、ガイド溝１８及び導
出部１６ｏを通して外部に導かれるため、ケーシング２
内部のリード線１５ａ…は安定に保持される。また、可
動部５はストッパ１３ａ…により可動範囲Ｌが規制され
る。

【００３０】なお、図５〜図８において、図１〜図４と
同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にすると
ともに、その詳細な説明は省略する。

【００３１】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例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。例えば、ピン１１ａ…は位置変更機構１２ａ
…を介在させることなく、図６に示すように、長さを選
定した一本のピン１１ａ…をカシメ等によりケーシング
２に直接固着してもよい。また、ストッパ１３ａ…を設
けることなく、可動部５を直接電磁コイル部７ａ…に当
接させてもよい。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明は、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当該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備えるロータリソ
レノイドにおいて、鉄芯の先端の位置を変更することに
より可動部に対する非通電時の保持力を設定してなるた
め、次のような顕著な効果を奏する。

【００３３】 可動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ため、使い勝手及び汎用性を高
めることができる。

【００３４】 従来のロータリソレノイドのように、
シャフト部の回動角度範囲が最大範囲よりも狭い範囲で
使用せざるを得ないという原理上の問題は生じないた
め、トルク及び効率を向上させることができる。

【００３５】 構造の単純化及び部品点数の削減によ
り、ロータリソレノイド全体の小型コンパクト化，低コ
スト化及び信頼性向上を実現できる。

【００３６】 好適な実施の形態により、鉄芯にネジ
を使用し、当該ネジの長さにより鉄芯の先端位置を変更
するようにすれば、ネジを電磁コイル部の固定ネジと鉄
芯に兼用させることができる。

【００３７】 好適な実施の形態により、鉄芯にピン
を使用し、ピンの先端位置を変更する位置変更機構を設
ければ、任意の先端位置を容易かつ自由に変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るロータリソレノイドの断面正面
図、

【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図、

【図３】同ロータリソレノイドにおける電磁コイル部の
断面図、

【図４】同ロータリソレノイドの電気系統の結線図、

【図５】変更実施例に係る電磁コイル部の断面図、

【図６】他の変更実施例に係るロータリソレノイドの断
面正面図、

【図７】同ロータリソレノイドに用いるブロックの正面
図、

【図８】同ブロックの底面図、

【符号の説明】

１ ロータリソレノイド ２ ケーシング ３ シャフト部 ４ マグネット ５ 可動部 ５ｓ 可動部の一端 ５ｔ 可動部の他端 ６ａ… 鉄芯 ６ａｓ… 鉄芯の先端 ７ａ… 電磁コイル部 １０ａ… ネジ １１ａ… ピン １２ａ… 位置変更機構 １３ａ… ストッパ １５ａ… リード線 １６ ブロック Ｌ 可動部の可動範囲

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、
   前記ケーシングに固定し、かつ前記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
   ことにより前記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備えるロータリソレノイドにおい
   て、前記鉄芯の先端の位置を変更することにより前記可
   動部に対する非通電時の保持力を設定してなることを特
   徴とするロータリソレノイド。
2. 【請求項２】 前記鉄芯は、ネジ又はピンを使用し、当
   該ネジ又はピンの長さにより前記鉄芯の先端位置を変更
   することを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイ
   ド。
3. 【請求項３】 前記ピンの先端位置を任意に変更する位
   置変更機構を備えることを特徴とする請求項２記載のロ
   ータリソレノイド。
4. 【請求項４】 前記ケーシングには前記可動部の可動範
   囲を規制する一対のストッパを備えるとともに、当該ス
   トッパを支持し、かつ前記電磁コイル部から導出するリ
   ード線をガイドするブロックを内蔵することを特徴とす
   る請求項１記載のロータリソレノイド。