JP3649952B2 - ロータリソレノイド - Google Patents
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Description
【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180゜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図れ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5tを自由端にするとともに、マグネット4を設けてなる可動部5と、ケーシング2に対して固定し、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可動部5を選択的に吸引する鉄芯6a,6bを有する一対の電磁コイル部7a,7bと、鉄芯6a,6bの先端6as,6bsに配して可動部5の可動角度範囲を規制する一対のストッパ部8a,8bを備えるロータリソレノイド1において、ケーシング2の内部に嵌合する内部ブロック12を備え、この内部ブロック12に、可動部5に対向する小孔部13a,13bを形成した端面部14a,14bを有する鉄芯収容部10a,10bを設けるとともに、電磁コイル部7a…を装着する一対のボビンケース部11a,11bを設け、鉄芯収容部10a…に、一部が小孔部13a…から突出してストッパ部8a…を構成するストッパブロック15a,15b及びこのストッパブロック15a…とケーシング2間に介在する鉄芯6a…を収容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、ストッパ部8a…には、ゴム材を用いることができる。
【0011】
これにより、一対の電磁コイル部7a,7b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7a…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4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を備える。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は合成樹脂により一体成形した矩形可動板23を有し、この矩形可動板23の中間部に直方体状のマグネット4をインサートするとともに、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3参照)。
【0016】
他方、合成樹脂により一体成形した内部ブロック12を備える。内部ブロック12は全体をU形状に形成してケーシング2の内部に嵌合する。内部ブロック12の両側には電磁コイル部7a,7bを装着(嵌着)する一対のボビンケース部11a,11bを設ける。各ボビンケース部11a,11bは中心側に鉄芯6a,6bを収容(嵌着)する鉄芯収容部10a,10bを有するとともに、この鉄芯収容部10a,10bには、可動部5に対向する小孔部13a,13bを形成した端面部14a,14bを有する。これにより、各鉄芯収容部10a,10bには、一部が小孔部13a,13bから突出してストッパ部8a,8bを構成するストッパブロック15a,15b及びこのストッパブロック15a…とケーシング2間に介在する鉄芯6a,6bを収容できる。
【0017】
この場合、ボビンケース部11a,11bに装着する電磁コイル部7a,7bは、予め、空芯コイルとして巻回製造し、この空芯コイルをボビンケース部11a,11bに外側から嵌着する。本発明ではストッパ部8a,8bの配設スペースを別途確保する必要がないため、その分、電磁コイル部7a,7bを大型化でき、全体を長方形枠形の角形コイルとして製作する。したがって、高出力かつ高応答の電磁コイル部7a,7bを得ることができる。なお、電磁コイル部7a,7bは、必要により接着剤等を用いてボビンケース部11a,11bに固定する。また、各電磁コイル部7aと7bは可動部5におけるマグネット4の両側にそれぞれ対向するため、可動部5を吸引した際に、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7a…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。
【0018】
さらに、ストッパブロック15a,15bは全体をゴム材により一体形成し、鉄芯収容部10a,10bに収容した際には、図4に示すように、小孔部13a,13bから一部が長さLだけ球面状に突出する。ストッパ部8a,8bをこのようなストッパブロック15a,15bで形成することにより、可動部5が衝突した際の衝撃を緩和することができるとともに、可動部5を端面部14a,14bに近接した位置に停止させることができる。また、鉄芯6a,6bは電磁コイル部7a,7bの形状に合わせて直方体状に形成する。
【0019】
よって、内部ブロック12にストッパブロック15a,15bと鉄芯6a,6bを収容した状態でケーシング2の内部に収容(嵌合)すれば、ストッパブロック15a,15bと鉄芯6a,6bは端面部14a,14bとケーシング2の内面間に固定される。この際、ストッパブロック15a,15bの厚さを若干大きめに形成すれば、収容した際にストッパブロック15a,15bが僅かに弾性圧縮し、鉄芯6a,6bをガタ無く収容できる。
【0020】
ところで、このような構造を採用することにより、鉄芯6a…の先端6as…の位置を容易に選定することができ、非通電時の可動部5に対する保持力を任意に設定できる。即ち、図4に示すように、鉄芯6a…の長さを、X1,X2のように変更し、鉄芯6a…の先端6as…の位置を選定すれば、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できる。なお、保持力の大きさを設定する必要性については後述する。その他、図中、30は温度ヒューズであり、内部ブロック12に設けた収容凹部31に収容する。また、32は電磁コイル部7a…に接続するリード線の引出孔、33,33はケーシング本体部2pとケーシング蓋部2qを結合する固定ネジの挿通孔を示す。
【0021】
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。
【0022】
まず、ロータリソレノイド1は図3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の各電磁コイル部7a,7bは並列接続して制御部40に接続する。制御部40は各電磁コイル部7a,7b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,6bs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3は当該先端6as,6bs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6b側に吸引されるとともに、マグネット4のN極側は鉄芯6a側から反発される。したがって、制御部40により各電磁コイル部7a,7b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。そして、この際、可動部5の可動角度範囲はストッパ部8a,8bにより規制される。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
このように、本実施例に係るロータリソレノイド1は、基本的に、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。
【0026】
加えて、本実施例に係るロータリソレノイド1は、ストッパ部8a,8bを鉄芯6a,6bの前端前方に設けたため、電磁コイル部7a,7bの大型化と角形化を図ることができ、高出力かつ高応答の電磁コイル部7a,7bを得ることができる。しかも、可動部5が衝突した際の衝撃を緩和できるとともに、可動部5を端面部14a,14bに近接した位置に停止させることができる。特に、衝撃は鉄芯6a,6bを介してケーシング2に伝達されるため、衝撃はボビンケース部11a,11bに直接伝達されず、耐久性能を飛躍的に向上させることができる。さらに、鉄芯6a,6bをネジ等により固定する必要がないため、副次的効果として、部品点数の削減及び組立性の大幅な向上を図ることができる。
【0027】
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。
【0028】
【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、マグネットを設けてなる可動部と、ケーシングに対して固定し、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と、鉄芯の先端に配して可動部の可動角度範囲を規制する一対のストッパ部を備えるロータリソレノイドにおいて、ケーシングの内部に嵌合する内部ブロックを備え、この内部ブロックに、可動部に対向する小孔部を形成した端面部を有する鉄芯収容部を設けるとともに、電磁コイル部を装着する一対のボビンケース部を設け、鉄芯収容部に、一部が小孔部から突出してストッパ部を構成するストッパブロック及びこのストッパブロックとケーシング間に介在する鉄芯を収容してなるため、次のような顕著な効果を奏する。
【0029】
(1) 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。
【0030】
(2) 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。
【0031】
(3) 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。
【0032】
(4) ストッパ部を鉄芯の前端前方に設けたため、電磁コイル部の大型化と角形化を図ることができ、高出力かつ高応答の電磁コイル部を得ることができる。
【0033】
(5) 可動部が衝突した際の衝撃を緩和できるとともに、可動部を端面部に近接した位置に停止できる。特に、衝撃は鉄芯を介してケーシングに伝達されるため、衝撃はボビンケース部に直接伝達されず、耐久性能を飛躍的に向上させることができる。
【0034】
(6) ケーシングの内部に嵌合する内部ブロックに、可動部に対向する小孔部を形成した端面部を有する鉄芯収容部を設けるとともに、電磁コイル部を装着する一対のボビンケース部を設け、鉄芯収容部に、一部が小孔部から突出してストッパ部を構成するストッパブロック及びこのストッパブロックとケーシング間に介在する鉄芯を収容したため、鉄芯をネジ等により固定する必要がなくなり、部品点数の削減及び組立性の大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施例に係るロータリソレノイドの断面正面図、
【図2】同ロータリソレノイドの縦断側面図、
【図3】同ロータリソレノイドの電気系統の結線図、
【図4】同ロータリソレノイドにおける鉄芯を含む周辺の断面正面図、
【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
8a… ストッパ部
10a… 鉄芯収容部
11a… ボビンケース部
12 内部ブロック
13a… 小孔部
14a… 端面部
15a… ストッパブロック
Claims (2)
- 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、マグネットを設けてなる可動部と、前記ケーシングに対して固定し、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と、前記鉄芯の先端に配して前記可動部の可動角度範囲を規制する一対のストッパ部を備えるロータリソレノイドにおいて、前記ケーシングの内部に嵌合する内部ブロックを備え、この内部ブロックに、前記可動部に対向する小孔部を形成した端面部を有する鉄芯収容部を設けるとともに、前記電磁コイル部を装着する一対のボビンケース部を設け、前記鉄芯収容部に、一部が前記小孔部から突出して前記ストッパ部を構成するストッパブロック及びこのストッパブロックと前記ケーシング間に介在する前記鉄芯を収容してなることを特徴とするロータリソレノイド。
- 前記ストッパ部は、ゴム材を用い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。
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