JP5010154B2 - 電磁ソレノイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、遊戯球発射装置等に用いる電磁ソレノイド装置に関するものである。

電磁ソレノイド装置には遊戯球発射装置に用いられるものが従来提供されている（例えば特許文献１）。

この特許文献１に開示されている電磁ソレノイド装置の構成を、図３の断面図で簡単に説明する。この電磁ソレノイド装置は、ソレノイドユニットＡと、このソレノイドユニットＡを収納する外郭ケースＢとで構成され、ソレノイドユニットＡは、励磁コイル１を巻装したコイルボビン２と、このコイルボビン２を中に収納するヨーク体３と、コイルボビン２の貫通孔に貫挿されるとともにヨーク体３の両側対向片を貫通してヨーク体３外へ突出させる非磁性材からなるガイドパイプ８と、ガイドパイプ８内に往復直線移動自在に納装された磁性材からなるプランジャ４と、プランジャ４を貫通して連結され、ガイドパイプ８の両端部の軸受体６ａ、６ｂから外部へ突出した出力軸５と、初期位置にプランジャ４を復帰させるコイルスプリングよりなる復帰ばね７と、ガイドパイプ８の両端の開口に嵌装されるとともに前記出力軸５を摺動自在に支持する前記軸受体６ａ、６ｂと、出力軸５に取り付けられた弾性材からなるストッパ１１等から構成される。

外郭ケースＢは二つの分割体（図３では片側の分割体１４ａのみを示す）を組み合わせて構成されるもので、図示するようにソレノイドユニットＡを収納するとともに遊戯盤の取付部位の形状に合わせて取り付けることができるようになっており、ソレノイドユニットＡを内装する際にソレノイドユニットＡのガイドパイプ８の外側に位置する各軸受体６ａ、６ｂの細径の先端部６１ａ，６１ｂを外郭ケースＢに形成した内外貫通の支持孔９ａ、９ｂに嵌めて支持するようになっている。

そしてソレノイドユニットＡを内装した外郭ケースＢを遊戯盤の所定の取付部位に取り付ければ、遊戯盤の遊戯球発射装置として機能することになり、励磁コイル１への通電を制御することでプランジャ４が往復直線移動し、この移動に共動して直線移動する出力軸５の一端側に設けた弾性体からなる打出し部材１０によって遊戯球を打ち出すことができるのである。尚、図３中３０は重り、３１〜３３は衝撃緩衝用弾性体である。
特開２０００−４２１８０号公報（段落００９５〜０１１９、図２２．図２３）

ところで、図３に示す従来例（特許文献１）の構成では、出力軸５の芯ぶれを押さえるために、外郭ケースＢの支持孔９ａ、９ｂの内周面と、支持孔９ａ、９ｂにより支持されるソレノイドユニットＡの軸受体６ａ、６ｂの先端部６１ａ、６１ｂの外周面との間に微少な隙間を設けてある。このため外郭ケースＢの支持孔９ａ、９ｂの内径寸法を高精度で形成しているが、製造上での寸法公差の具合で、支持孔９ａ、９ｂの内径が小さくなったり、軸受体６ａ、６ｂの先端部６１ａ、６１ｂの外径が大きくなって支持孔９ａ、９ｂと軸受体６ａ、６ｂが噛んでしまい、芯ぶれの抑えと衝撃吸収が行えなくなることがあった。この場合、繰り返し動作（操作）の耐久性が十分に得られなくなり、また出力軸５のリバウンドが大きくなって、遊戯盤の打撃部へ遊戯球の送りが円滑に行かなくなるという恐れがあった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは出力軸の芯ぶれを抑えると同時に衝撃を吸収し、繰り返し動作（操作）に対して十分な耐久性が得られるとともに出力軸のリバウンドを減少させることができる電磁ソレノイド装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、使用機器に取り付けられる外郭ケースと、該外郭ケースに内装されるとともに、励磁コイルの励磁に呼応して往復直線移動するプランジャに連結した出力軸を摺動自在に支持する先端部および前記プランジャが前記往復直線移動した際に前記プランジャが衝突する基端部からなる軸受体を前記外郭ケースに設けた内外に貫通する支持孔内に配置して前記出力軸の先部を前記外郭ケース外へ突出させるソレノイドユニットとから構成され、前記支持孔の内周面と該内周面に対向する前記軸受体の前記先端部の外周面との間に前記出力軸の芯ぶれ防止用弾性体を介在させ、更に、前記ソレノイドユニットの振動方向の前記外郭ケースの内面と該内面に対向する前記軸受体の前記基端部との間に、前記芯ぶれ防止用弾性体と一体に形成された衝撃緩衝用弾性体を介在させ、前記軸受体と前記衝撃緩衝用弾性体とは別体に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、製造上の寸法公差によって外郭ケース側の支持孔の内径が小さくなったり、軸受体の外径が大きくなっても、芯ぶれ防止用弾性体によって、外郭ケースの支持孔と軸受体とが直接噛み合って干渉することをなくすことができ、そのため確実に出力軸の芯ぶれを抑えることができる上に衝撃吸収も行え、その結果、繰り返し動作（操作）に対して十分な耐久性が得られるとともに出力軸のリバウンドを減少させることができる。

また、ソレノイドユニットの振動による外郭ケース及び外郭ケースを取り付ける使用機器側への衝撃を衝撃緩衝用弾性体によって吸収することができ、しかも衝撃緩衝用弾性体を芯ぶれ防止用弾性体と一体形成してあるため、部材点数の削減と組み込み工数の削減とが図れる。

本発明は、製造上の寸法公差によって外郭ケース側の支持孔の内径が小さくなったり、軸受体の外径が大きくなっても、芯ぶれ防止用弾性体によって、外郭ケースの支持孔と軸受体とが直接噛み合って干渉することをなくすことができ、そのため確実に出力軸の芯ぶれを抑えることができる上に衝撃吸収も行え、その結果、繰り返し動作（操作）に対して十分な耐久性が得られるとともに出力軸のリバウンドを減少させることができ、加えて、ソレノイドユニットの振動による外郭ケース及び外郭ケースを取り付ける使用機器側への衝撃を衝撃緩衝用弾性体によって吸収することができ、しかも衝撃緩衝用弾性体を芯ぶれ防止用弾性体と一体形成してあるため、部材点数の削減と組み込み工数の削減とが図れる
という効果がある。

以下本発明を図１、図２に示す一実施形態により説明する。

図示するように一実施形態の電磁ソレノイド装置は上述の従来例と同様にソレノイドユニットＡと、このソレノイドユニットＡを内装する外郭ケースＢとで構成されており、ソレノイドユニットＡは、励磁コイル１が巻装され両端部に鍔部２ａを有した筒状のコイルボビン２と、コイルボビン２を収納するコ字状のヨーク３ａ及びヨーク３ａの両端間に連結されて開口面を覆うヨーク３ｂからなるヨーク体３と、コイルボビン２の貫通孔２ｂに挿通された非磁性体からなるガイドパイプ８と、ガイドパイプ８内に納装され規定の２位置の間で往復直線移動する磁性体からなるプランジャ４と、プランジャ４の中心を貫通してプランジャ４に連結された出力軸５と、ガイドパイプ８の両端開口に太径の基端部６０ａ、６０ｂを嵌めてガイドパイプ８に装着され、夫々に対応する出力軸５の端部を摺動自在に支持して出力軸５の両端部をガイドパイプ８から突出させた二つの軸受体６ａ、６ｂと、プランジャ４と軸受体６ａとの間に配置され、プランジャ４を図１において右方向へ付勢するコイルスプリングからなる復帰ばね７と、軸受体６ｂに対向するプランジャ４の端面より突出している出力軸５の基部に設けられた弾性材からなるストッパ１１と等で構成され、軸受体６ａより外部に突出している出力軸５の先端には上述した特許文献１の構成と同様な打出し部材１０が取り付けられている。

ガイドパイプ８内の復帰ばね７は、プランジャ４に固定されたスプリングガイド１９と打出し部材１０に近い側の軸受体６ａとの間に保持される。

またガイドパイプ８は、コイルボビン２の貫通孔２ｂ及びヨーク体３の挿通孔に移動可能に遊挿され、ヨーク体３の両端面から突出した両端部には軸受体６ａ、６ｂの基端部６０ａ、６０ｂを夫々嵌装してある。

各軸受体６ａ、６ｂは、細径の先端部６１ａ、６１ｂが外郭ケースＢに設けた内外貫通の支持孔９ａ、９ｂ内で後述される芯ぶれ防止用弾性体１２ａ、１２ｂを介して支持される。芯ぶれ防止用弾性体１２ａ、１２ｂは合成ゴムのような弾性材料から筒状に形成されたもので、軸受体６ａの先端部６１ａの外周部全体及び先端部６１ｂの先部外周部に被挿される。そして先端部６１ａ、６１ｂに被挿されたときの芯ぶれ防止用弾性体１２ａ、１２ｂの外径寸法が支持孔９ａ、９ｂの内径寸法とほぼ同じ寸法となるように形成され、支持孔９ａ、９ｂ内に軸受体６ａ、６ｂの先端部６１ａ、６ｂが支持される際に、支持孔９ａ、９ｂの内周面と先端部６１ａ、６１ｂの外周面との間に介在し、支持孔９ａ、９ｂの内径寸法や先端部６１ａ、６１ｂの外径寸法が寸法公差によってばらついてもそのばらつきを吸収するようになっている。

また芯ぶれ防止用弾性体１２ａ、１２ｂの基端外周部には鍔状の衝撃緩衝用弾性体１３ａ、１３ｂを一体に形成しており、これら衝撃緩衝用弾性体１３ａ、１３ｂは支持孔９ａ、９ｂ内に先端部６１ａ、６１ｂが芯ぶれ防止用弾性体１２ａ、１２ｂを介して支持される際に外郭ケースＢの支持孔９ａ、９ｂの内側開口周辺の外郭ケースＢの内面に当接し、該内面に対向するソレノイドユニットＡの部位との間に介在するようになっている。

尚、軸受体１６ｂを嵌装している側のガイドパイプ８の端部には筒状の重り２０を被挿しており、この重り２０の先端開口の内向き鍔の内側面をガイドパイプ８の端面と基端部６０ｂの端面に当て、内向き鍔の外面を含む重り２０の端面と外郭ケースＢの内面との間に衝撃緩衝用弾性体１３ｂを介在させている。

ここにおいて、外郭ケースＢの支持孔９ａ、９ｂは外郭ケースＢを構成するフェノール樹脂などからなる分割体１４ａ、１４ｂを組み合わせた際に分割体１４ａ、１４ｂの両端突出部の端面に設けてある半円形の切欠１５が突き合わされることで形成されるもので、この組み合わせ時において、軸受体６ａ、６ｂの先端部６１ａ、６１ｂの位置決め及び保持を芯ぶれ防止用弾性体１２ａ、１２ｂを介して行うのである。

また各分割体１４ａ、１４ｂは内側中央部にソレノイドユニットＡのヨーク体３及び励磁コイル１を巻装したコイルボビン２からなるヨークブロックを収納する収納凹部１６を設けるとともに、この収納凹部１６の両側の両端突出部内にはヨーク体３の両側から突出しているガイドパイプ８を収納する収納凹部１７ａ、１７ｂを設けてある。

従って、分割体１４ａ、１４ｂを組み合わせて外郭ケースＢを形成する際に、ソレノイドユニットＡのヨークブロックと、軸受体６ａ、６ｂ及びガイドパイプ８からなるガイドパイプブロックとを外郭ケースＢ内において位置決めすることができる。尚ヨーク体３より突出しているガイドパイプ８の突出基部にはゴムなどの弾性材からなる円板状の衝撃吸収用弾性体１８ａ、１８ｂを夫々被挿しており、これら衝撃吸収用弾性体１８ａ、１８ｂはヨーク体３部位を収納凹部１６内に収納した際に収納凹部１６の内面とヨーク体３の対向面との間に介在し、ソレノイドユニットＡの振動衝撃を緩衝するようになっている。

尚、図２中２１は励磁コイル１に電流を流すためのリード線であって、先端にはコネクタ２１ａを設けてある。また図１、図２中の２２は外郭ケースＢを遊戯盤へ取り付けるために分割体１４ａに設けた取付用孔である。また２３は分割体１４ｂを分割体１４ａに組み合わせる際に結合固定するために分割体１４ｂに設けた係止片であって、この係止片２３に設けた係止孔２３ａに分割体１４ａに設けた係止突起２４を係止することで両分割体１４ａ、１４ｂが互いに結合固定される。

上述のようにソレノイドユニットＡを外郭ケースＢに収納して構成される本実施形態の電磁ソレノイド装置を遊戯盤に取り付けた際の動作を図１を用いて以下に簡単に説明する。

まず励磁コイル１への通電を行っていない状態では、ソレノイドユニットＡのプランジャ４は復帰ばね７のばね力によって図１（ａ）に示す所定の初期位置にある。この状態で上述のリード線２０を介して励磁コイル１に通電すると、ヨーク体３及びプランジャ４との中に磁束が発生し、プランジャ４がヨーク体３を構成するヨーク３ａ側に吸引され、復帰ばね７のばね力に抗して図１（ａ）の状態から図１（ｂ）に示すように左方向へ加速されながら移動する。この移動の終わり近くの位置で、出力軸５の一端部に設けた打出し部材１０が遊戯盤の所定位置に予めセットされている遊戯球と衝突し、遊戯球が発射される。

その後、図１（ｃ）に示すようにプランジャ４の後端部（打出し部材１０に遠い側の端部）がヨーク体３のヨーク３ｂの挿通孔を通過すると、プランジャ４の後端部とヨーク３ｂとの間に吸引力が働いてプランジャ４が減速し、結果的にプランジャ４は反対の向き（つまり初期位置に戻る方向）に移動する向きが変わる。

この減速時にはヨークブロックに、プランジャ４の移動する向きと同一向きの力が加わって、ヨークブロックが移動し、この移動により打出し部材１０側の弾性体１８ａが収納凹部１６の内壁面によって弾性変形し、ヨークブロックの移動を規制するので、ヨークブロックに加わる衝撃が外郭ケースＢ及び遊戯盤に伝わるのを緩和することができる。

その後、プランジャ４が反転して初期位置へ戻る途中（図１（ｂ）参照）、プランジャ４の前端部（打出し部材１０に近い側の端部）とヨーク体３のヨーク３ａとの間にギャップが形成され、その間に吸引力が発生するので、プランジャ４は減速しながら初期位置に戻っていく。

そしてプランジャ４は初期位置方向への吸引力と復帰ばね７の復帰力で初期位置方向へ戻ってきて、出力軸５に取り付けたストッパ１１が軸受体６ｂに衝突する。この衝突の直前に励磁コイル１への通電が遮断される。このとき軸受体６ｂに加わった衝撃によりガイドパイプブロックがの右方向へ移動するが、衝撃緩衝用弾性体１３ｂが圧縮変形するので、プランジャ４の移動に伴う衝撃が外郭ケースＢ及び遊戯盤へ伝わるのを抑制する。この後プランジャ４は図１（ａ）の初期位置に静止することになる。

以上の動作を励磁コイル１への通電を制御することで、例えば１分間に１００回の頻度で繰り返させることで、連続的に遊戯球を発射させることができることになる。

ところで本実施形態では、軸受体６ａ、６ｂの先端部６１ａ、６１ｂの外径寸法や支持孔９ａ、９ｂの内径寸法が多少ばらついても、芯ぶれ防止用弾性体１２ａ、１２ｂが介在することで直接の噛み合いを防ぎ、動作時における出力軸５の芯ぶれを防ぐとともに、その弾性によって衝撃吸収も同時に行う。これによって繰り返し動作（操作）に耐久性を与えるとともに出力軸５のリバウンドを減少させている。

一実施形態の動作説明用の断面図である。 （ａ）は一実施形態の分解斜視図、（ｂ）は一実施形態の外郭ケースの片側の分割体にソレノイドユニットを組み込んだ状態の分解斜視図である。 従来例の断面図である。

Ａ ソレノイドユニット
Ｂ 外郭ケース
１ 励磁コイル
２ コイルボビン
２ａ 鍔部
２ｂ 貫通孔
３ ヨーク体
３ａ ヨーク
３ｂ ヨーク
４ プランジャ
５ 出力軸
６ａ、６ｂ 軸受体
６０ａ、６０ｂ 基端部
６１ａ、６１ｂ 先端部
７ 復帰ばね
８ ガイドパイプ
９ａ 支持孔
９ｂ 支持孔
１０ 打出し部材
１１ ストッパ
１２ａ、１２ｂ 芯ぶれ防止用弾性体
１３ａ、１３ｂ 衝撃緩衝用弾性体
１４ａ、１４ｂ 分割体
１６ 収納凹部
１７ａ、１７ｂ 収納凹部
１８ａ、１８ｂ 弾性体
１９ スプリングガイド

Claims (1)

1. 使用機器に取り付けられる外郭ケースと、該外郭ケースに内装されるとともに、励磁コイルの励磁に呼応して往復直線移動するプランジャに連結した出力軸を摺動自在に支持する先端部および前記プランジャが前記往復直線移動した際に前記プランジャが衝突する基端部からなる軸受体を前記外郭ケースに設けた内外に貫通する支持孔内に配置して前記出力軸の先部を前記外郭ケース外へ突出させるソレノイドユニットとから構成され、
   前記支持孔の内周面と該内周面に対向する前記軸受体の前記先端部の外周面との間に前記出力軸の芯ぶれ防止用弾性体を介在させ、更に、前記ソレノイドユニットの振動方向の前記外郭ケースの内面と該内面に対向する前記軸受体の前記基端部との間に、前記芯ぶれ防止用弾性体と一体に形成された衝撃緩衝用弾性体を介在させ、
   前記軸受体と前記衝撃緩衝用弾性体とは別体に形成されていることを特徴とする電磁ソレノイド装置。

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