JP4840683B2 - プランジャー型ソレノイド - Google Patents

Description

本発明はプッシュ方式プランジャー型直流ソレノイドに関するものである。

従来よりプッシュスピードを早くするために、可動鉄芯の端面の中心に柱状の凸部を設け可動鉄芯を軽量にする方法は知られている。
図１、図２が従来より一般に使われている構造である。
不明 不明

従来のプッシュ方式プランジャー型直流ソレノイドで、可動鉄芯の円の中心に出力軸の貫通穴を設け、出力軸を挿入固定した方式の物（図１参照）は、出力軸を設定ストロークの長さ以上外部に出す必要があり、そのため全長が長くなる。又、可動鉄芯の端面の一方が出力軸、もう一方を可動鉄芯の外形部を軸受で受ける方法（図２参照）は、可動鉄芯が外部に出る構造となり、全長も長く可動部が外部に出てしまうため異物等の進入を容易にし、動作不良の原因になりやすい。このような不都合を解決することを課題とする。

問題を解決するための手段

本発明のプッシュ方式プランジャー型直流ソレノイド装置の可動鉄芯は、円柱形状であり励磁コイルに通電時、可動鉄芯の移動方向と逆側の端面にある円の中心に円柱形状の凹部を設け、設定ストロークを基準に適当な深さとなっている。円中心には出力軸用の貫通穴があり、貫通穴には非磁性体の円柱形状の出力軸が挿入され、加締め、圧入等の方法で出力軸は可動鉄芯に固定されている。
軸はケース（ヨーク）に取り付けられた軸受に支持されており、可動鉄芯、出力軸は移動できるようになっている。通電時、進行方向逆側に配置された軸受は円形の溝を有し、溝の中心には移動設定ストロークを基準に適当な長さに設定された円柱形状の凸部を有し、さらに凸部の径の中心には出力軸の軸受用の穴を有している。この軸受にある円柱形状の凸部の径は、可動鉄芯の凹部の内径より小さくなっており、軸受の凸部に可動鉄芯の凹部が出入する構造になっている。軸受凸部の先端にある軸受用の穴が出力軸のガイドとなるため、出力軸は移動ストローク以上短くすることが可能で、そのためソレノイド装置全体を短くすることが可能となる。（図４参照）
又、通電時、可動鉄芯の移動方向の先端部にコイルスプリングを配すれば、通電切時、可動鉄芯は元の位置に復帰することができる。この軸受はカバーと可動鉄芯が元の位置へ復帰するためのストッパーも兼ねており、可動鉄芯、軸受等の可動部は軸受に内蔵され表面には出てこない。

発明の効果

本発明により従来のプッシュ方式プランジャー型直流ソレノイド装置と比べ、電気的仕様、プッシュ力、出力軸のスピード等、同等もしくはそれ以上の性能を有するだけでなく、ソレノイド装置の全長を短くすることが可能であり、可動部がカバーされているため外部に露出しない。これにより、小スペースに取り付け可能であると共に可動部に異物が付着することによる動作不良も減少する。又、軸受の材質はプラスチックでも可能であるため製造に於いてコストダウンができる。

図１、図２は従来のプッシュ方式プランジャー型直流ソレノイド装置であり、図１は、円柱形状の可動鉄芯にある端面の中心部に出力軸を貫通、固定しその出力軸がケース（ヨーク）２箇所の軸受で支持された構造の断面図である。図２は可動鉄芯の端面一方に出力軸、もう一方は可動鉄芯の外径部が軸受で支持された構造の断面図である。図面を用いて本発明の実施例について説明する。図３は本発明装置の磁極が軸受支持体の場合の外観平面図であり、図４はその無通電時の断面図、図５は通電時の断面図を示す。図６は本発明装置の磁極が固定鉄芯の場合の外観平面図であり、図７はその無通電時の断面図、図８は通電時の断面図を示す。図９−Ａは軸受の側面図、図９−Ｂは平面図を示す。図９−Ｃは断面図を示す。又、図１０−Ａは可動鉄芯と出力軸が固定された状態の平面図、図１０−Ｂは側面図、図１０−Ｃは断面図を示す。

図１以降を用いて本発明の詳細を説明する。各図面同一記号のものは同じ作用をする部材なので重複した説明は省略する。
１は、ケースＡ（ヨークＡ）、材質は磁性体、例えば軟鋼板（ＳＰＣＣ）。２は、ケースＢ（ヨークＢ）、材質は磁性体、例えば軟鋼板（ＳＰＣＣ）。３は、可動鉄芯、材質は磁性体、例えば快削鋼（ＳＵＭ２４Ｌ）。４は、出力軸、材質は非磁性体、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０３やＳＵＳ３０４）。５は、復帰用コイルスプリング、材質は非磁性体、例えばステンレス鋼線（ＳＵＳ３１６）。６は、軸受支持体、材質は磁性体、例えば快削鋼（ＳＵＭ２４Ｌ）。７は、軸受、材質は非磁性体、例えばプラスチック等。８は、リング軸受、材質は非磁性体、例えばプラスチック、ドライベアリング等。９は、コイルボビン、材質は非磁性体、例えばプラスチック等。１０は、励磁コイル。１１は、固定鉄芯（軸受支持体６に相当）、材質は磁性体、例えば快削鋼（ＳＵＭ２４Ｌ）。１２は、可動鉄芯元位置復帰用ストッパー、材質は非磁性体、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）。１３は、スプリング受、材質は磁性体、例えば軟鋼板（ＳＰＣＣ）で構成されている。

本発明は磁極に軸受支持体を配してある、図３、図４、図５を用いて詳細を説明する。ケースＡ（ヨークＡ）１における底部の外側の中心に軸受支持体６を、加締め等により固定し、その中心にリング軸受８を圧入等により固定する。軸受支持体６の凹部は、可動鉄芯３の外径より少々内径が大きく、可動鉄芯３は、通電時、接触せず図５の状態まで移動することが出来る。

ケースＢ（ヨークＢ）２の中心部には可動鉄芯３の外径（図１０−Ｃ φｉ）より、少々大きい貫通穴があいており、ケースＡ（ヨークＡ）１に適当な方法で固定されている。

軸受７の構造は、図９−Ａ、図９−Ｂ、図９−Ｃで示している。貫通穴ａは軸受部であり穴ｂは出力軸４が移動時、接触しないように少々穴を大きくしてある。軸受７の凸部の外径ｃは可動鉄芯３の凹部が接触しないように少々小さくしてある。溝径ｅは可動鉄芯３の外径より大きく、可動鉄芯３が接触しない大きさとなっている。この軸受７は４箇所の穴ｆを利用し、ケースＢ（ヨークＢ）２の中心にビス等により固定されている。

可動鉄芯３と出力軸４が固定された図は、図１０−Ａ、図１０−Ｂ、図１０−Ｃで示している。可動鉄芯３の凹穴ｈの深さｇは、軸受７の凸部ｄより長く、軸受７の溝の底部まで可動鉄芯３が戻る構造となっている。

復帰用コイルスプリング５を可動鉄芯３の先端と軸受支持体間に必要に応じて設けることにより、励磁コイル１０に通電移動後に通電を切った際に元の位置に戻すことが出来る。

コイルボビン９にはマグネットワイヤーが巻回され、励磁コイル１０を成している。コイルボビン９の中心は円柱形状の中空を有し、この中を可動鉄芯３、出力軸４が移動する構造である。

動作は励磁コイル１０に通電すると可動鉄芯３は軸受支持体６に向かって移動し軸受支持体６に当たり停止する。（図５参照）通電を切ると、復帰用コイルスプリングにより図４の元の位置に戻る。

図６、図７、図８の構造と図３、図４、図５で示した実施例の構造と異なる所は、磁極用の軸受支持体６を円錐台形状の凹部のある固定鉄芯１１に換え、かつ可動鉄芯３は固定鉄芯１１の凹部に合わせ、先端を円錐台形状に加工したのみである。この動作、作用は実施例で説明した内容と同等なため説明を省略する。

本発明は一般的なプッシュ式プランジャー型直流ソレノイド装置と比べ、出力軸のスピードを必要とする機器に最適なソレノイド装置であり、例えば、パチンコ玉の発射装置、メダル及びコインの送り装置等の産業用機器に広く使われる可能性を有している。工業的には、量産することが可能であり、安価に作れるため産業上利用する可能性を有する。

出力軸のプッシュスピードを必要とする、従来のプッシュ方式プランジャー型直流ソレノイド装置の断面図 出力軸のプッシュスピードを必要とする、従来のプッシュ方式プランジャー型直流ソレノイド装置の断面図 本発明装置の磁極が軸受支持体の場合の外観平面図 図３の無通電時の断面図 図３の通電時の断面図 本発明装置の磁極が固定鉄芯の場合の外観平面図 図６の無通電時の断面図 図３の通電時の断面図 本発明装置の軸受の側面図 図９−Ａの平面図 図９−Ａの断面図 本発明装置の可動鉄芯と出力軸が固定された状態の平面図 図１０−Ａの側面図 図１０−Ａの断面図

符号の説明

１． ケースＡ（ヨークＡ）
２． ケースＢ（ヨークＢ）
３． 可動鉄芯
４． 出力軸
５． 復帰用コイルスプリング
６． 軸受支持体
７． 軸受
８． リング軸受
９． コイルボビン
１０． 励磁コイル
１１． 固定鉄芯
１２． 可動鉄芯、元位置復帰用ストッパー
１３． スプリング受
ａ〜ｇ 説明用の寸法記号

Claims (1)

1. ケースＡに固定されたケースＢの内にはコイルボビンに環状に巻回された励磁コイルが固定配置され、前記ケースＢと対向配置された前記ケースＡの面の中心部には軸受支持体が固定配置され、かつ前記軸受支持体の中心部にはリング軸受が挿入固定され、前記ケースＢの中心部には軸受が固定配置され、前記励磁コイル内には円柱形状の可動鉄芯が前記軸受支持体に対向配置されかつ、前記可動鉄芯の中心部には出力軸が挿入固定され、当該出力軸は前記リング軸受と前記軸受の中心部貫通穴に挿入されかつ、前記軸受支持体と前記可動鉄芯との間には復帰用コイルスプリングが配置され、前記励磁コイルの通電を切った状態では、当該復帰用コイルスプリングの反撥力により前記可動鉄芯は前記軸受に当たり止まり、前記励磁コイルに通電すると前記可動鉄芯は前記軸受支持体に向け移動吸着し、前記励磁コイルの通電を入、切することにより前記可動鉄芯が往復動するように構成され、前記可動鉄芯が前記軸受と対向する側の前記可動鉄芯の中心部には前記出力軸の移動ストロークに適合する深さの円柱形状の凹部が設けられ、前記可動鉄芯と対向する側の前記軸受の中心部には、前記出力軸の移動ストロークに適合する長さの円柱形状の凸部が設けられ、当該凸部の中心部には前記出力軸用の貫通穴が設けられ、前記励磁コイルの通電を切り、前記復帰スプリングの反撥力により、前記可動鉄芯を前記軸受に向かって移動させた時、前記軸受の凸部が前記可動鉄芯の凹部に入り、前記軸受に当たって止まるよう構成された、プッシュ方式プランジャー型直流ソレノイド装置。

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