JP5360555B2 - Linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定子及び可動子を同一の軸心となるよう支持し且つ固定子に対して可動子をスラスト方向に往復動可能に弾性支持する板バネを備えたリニアアクチュエータに関し、例えば、固定子側に永久磁石が設けられると共に、ラジアル方向にて隙間を有して永久磁石と対向する磁極部が可動子側に設けられるレシプロモータに適用される。 The present invention relates to a linear actuator that includes a leaf spring that supports a stator and a mover so as to have the same axis and elastically supports the mover so that the mover can reciprocate in a thrust direction. The present invention is applied to a reciprocating motor in which a permanent magnet is provided on the child side, and a magnetic pole portion facing the permanent magnet with a gap in the radial direction is provided on the mover side.
従来、下記特許文献1に示すリニアアクチュエータが提案されている。このリニアアクチュエータでは、固定子の構成部品であるアウタコアの内面の膨出部分の先端に永久磁石が配設され、該膨出部分にコイルが巻回される。また、可動子の構成部品であるインナコアは、磁極部を有する。そして、この磁極部と永久磁石とは、ラジアル方向にて所定の隙間を有して対向配置される。 Conventionally, a linear actuator shown in Patent Document 1 below has been proposed. In this linear actuator, a permanent magnet is disposed at the tip of the bulging portion of the inner surface of the outer core that is a component of the stator, and a coil is wound around the bulging portion. Moreover, the inner core which is a component part of a needle | mover has a magnetic pole part. The magnetic pole part and the permanent magnet are arranged to face each other with a predetermined gap in the radial direction.
さらに、このリニアアクチュエータは、可動子の構成部品であるシャフトをアウタコアと同軸同心に支持し且つアウタコアに対してシャフトをスラスト方向に往復動させるよう弾性支持する一対の板バネを備えている。 The linear actuator further includes a pair of leaf springs that support the shaft, which is a component of the mover, coaxially with the outer core and elastically support the shaft so that the shaft reciprocates in the thrust direction.
板バネは、シャフトの軸方向から見ると、「8」の字形状に形成される。そして、「8」の字状に交差する箇所には、シャフトの挿通孔が形成される。また、「8」の字状の上下の挿通開口部(環状部)は、コイルを内側に通すことができる大きさを有する。さらに、板バネの一端部及び他端部であって、上下方向の中心線上には、固定子に取り付けるための小さな丸孔が形成される。 The leaf spring is formed in a “8” shape when viewed from the axial direction of the shaft. And the insertion hole of a shaft is formed in the location which cross | intersects "8" character shape. Further, the upper and lower insertion openings (annular portions) in the shape of “8” have a size that allows the coil to pass inside. Furthermore, small round holes for attaching to the stator are formed on the center line in the vertical direction at one end and the other end of the leaf spring.
しかしながら、上記従来のリニアアクチュエータは、組み立て作業において、シャフトをインナコアの中心に貫通させた状態でアウタコアの内部に位置させると、固定子に設けられた永久磁石に可動子の磁極部が磁着され、上述した所定の隙間、即ち、磁極部と永久磁石とを対向配置させるための隙間が潰れてしまう。 However, in the above-described conventional linear actuator, when the shaft is positioned inside the outer core with the shaft passing through the center of the inner core, the magnetic pole portion of the mover is magnetically attached to the permanent magnet provided on the stator. The predetermined gap described above, that is, the gap for arranging the magnetic pole portion and the permanent magnet to face each other is crushed.
そして、この状態(固定子及び可動子が同一の軸心ではない状態)では、板バネの各丸孔と、これに対応して設けられたアウタコアの貫通孔とに位置ずれが生じているので、アウタコアと板バネとを締結するためのボルトを挿通させにくく、そのため、板バネをアウタコアに取り付けにくいという問題が生じる。 And in this state (state where the stator and the mover are not the same axis), there is a positional shift between each round hole of the leaf spring and the through hole of the outer core provided corresponding thereto. Therefore, it is difficult to insert a bolt for fastening the outer core and the leaf spring, so that it is difficult to attach the leaf spring to the outer core.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、組み立て作業において、板バネを取り付ける際、永久磁石に磁極部が磁着され、固定子及び可動子が同一の軸心ではない状態になっているとしても、その状態を矯正して固定子及び可動子を同一の軸心とすることが簡単にできるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and when assembling work, when attaching a leaf spring, the magnetic pole portion is magnetically attached to the permanent magnet, and the stator and the mover are not in the same axis. Even if it is, it aims at providing the linear actuator which can correct the state and can make a stator and a needle | mover easy to make the same axial center.
本発明は、ラジアル方向内外に配置される固定子及び可動子と、該固定子及び可動子を同一の軸心となるよう支持し且つ固定子に対して可動子をスラスト方向に往復動可能に弾性支持する板バネとを備え、固定子及び可動子の一方に、永久磁石が設けられると共に、固定子及び可動子の他方に、ラジアル方向にて隙間を有して永久磁石と対向する磁極部が設けられるリニアアクチュエータにおいて、板バネを、ラジアル方向外側に配置される固定子又は可動子に位置決めして取り付けるべく、該固定子又は可動子に、少なくとも一対の係合凸部が設けられると共に、板バネに、それぞれ係合凸部が係入する少なくとも一対の係入部が設けられ、しかも、係合凸部及び係入部のそれぞれは、磁極部に対して永久磁石の磁力が作用する方向に配置されると共に、係入部の少なくとも一部は、磁極部に対して永久磁石の磁力が作用する方向に向かって切り欠かれてなることを特徴とする。 The present invention supports a stator and a mover arranged inside and outside in the radial direction, supports the stator and the mover so as to have the same axis, and allows the mover to reciprocate in the thrust direction with respect to the stator. And a magnetic pole portion facing the permanent magnet with a gap in the radial direction on the other side of the stator and the mover. In order to position and attach the leaf spring to the stator or the mover arranged radially outward, at least a pair of engaging convex portions is provided on the stator or the mover. The leaf spring is provided with at least a pair of engaging portions into which the engaging convex portions are engaged, and the engaging convex portions and the engaging portions are arranged in directions in which the magnetic force of the permanent magnet acts on the magnetic pole portion. With the, at least a portion of the engaging join the club, characterized in that the magnetic force of the permanent magnet becomes notched in the direction acting on the magnetic pole section.
リニアアクチュエータの組み立て作業において、板バネを取り付ける際、通常は、固定子及び可動子の一方の永久磁石に固定子及び可動子の他方が磁着され、固定子及び可動子が同一の軸心ではない状態になっている。これは、ラジアル方向外側に配置される固定子又は可動子の係合凸部と、板バネの係入部とに位置ずれが生じていることを意味する。しかしながら、係入部の少なくとも一部が切り欠かれていることで、位置ずれに関わらず、それぞれ係合凸部を対応する係入部に係入させ、板バネを暫定的に取り付けることができる。また、係合凸部が係入部に係入すると、板バネの弾性力により、固定子と可動子との磁着は強制的に解除され、固定子及び可動子が同一の軸心となるよう矯正される。 When assembling the linear actuator in the assembly work of the linear actuator, normally, the other of the stator and the mover is magnetically attached to one permanent magnet of the stator and the mover, and the stator and the mover have the same axis. There is no state. This means that a positional deviation has occurred between the engaging convex part of the stator or the movable element arranged on the outer side in the radial direction and the engaging part of the leaf spring. However, since at least a part of the engaging portion is notched, it is possible to temporarily attach the leaf spring by engaging the engaging convex portion with the corresponding engaging portion regardless of the positional deviation. Further, when the engaging convex portion is engaged with the engaging portion, the magnetic force between the stator and the mover is forcibly released by the elastic force of the leaf spring so that the stator and the mover have the same axis. It will be corrected.
また、本発明のリニアアクチュエータでは、前記板バネを、ラジアル方向外側に配置される固定子又は可動子に取り付けられる枠部と、該枠部の内側に設けられる可撓部とで構成し、枠部に前記少なくとも一対の係入部が設けられるようにすることができる。 In the linear actuator of the present invention, the leaf spring is constituted by a frame portion attached to a stator or a mover arranged radially outside, and a flexible portion provided inside the frame portion, The at least one pair of engaging portions may be provided in the portion.
かかる構成によれば、板バネを、ラジアル方向外側に配置される固定子又は可動子に取り付けられる部分と、可動子の往復動を円滑に行わせる部分とに二分にしたので、板バネの取付剛性を高めることができ、また、これにより、矯正がしやすくなる。 According to such a configuration, the leaf spring is divided into two parts: a portion that is attached to the stator or the mover arranged radially outward, and a portion that allows the mover to reciprocate smoothly. Rigidity can be increased, and this makes correction easier.
さらに、本発明によれば、前記切欠をU字状に形成するような構成を選択することもできる。 Furthermore, according to this invention, the structure which forms the said notch in a U shape can also be selected.
かかる構成によれば、切欠がU字状に形成されることで、上述した係合凸部が係入しやすくなり、組み立て作業の作業効率をさらに向上することができる。 According to such a configuration, since the notch is formed in a U shape, the above-described engagement convex portion can be easily inserted, and the work efficiency of the assembly work can be further improved.
本発明のリニアアクチュエータでは、磁極部に対して永久磁石の磁力が作用する方向に向かって切り欠かれる切欠を板バネに形成したので、組み立て作業において、板バネを取り付ける際、固定子及び可動子の一方の永久磁石に固定子及び可動子の他方が磁着され、固定子及び可動子が同一の軸心ではない状態になって、係合凸部と係入部とに位置ずれが生じているとしても、板バネを簡単に取り付けることができ、また、その際、板バネのラジアル方向の剛性あるいは弾性力により、磁着が強制的に解除され、固定子及び可動子が同一の軸心となるよう矯正されるため、組み立て作業の作業効率を向上することができる。 In the linear actuator of the present invention, the notch that is notched in the direction in which the magnetic force of the permanent magnet acts on the magnetic pole part is formed in the leaf spring. Therefore, when assembling the leaf spring, the stator and the mover are attached. The other of the stator and the mover is magnetically attached to one of the permanent magnets, and the stator and the mover are not in the same axial center, resulting in a displacement between the engaging convex part and the engaging part. However, the leaf spring can be easily attached, and at this time, the magnetic attachment is forcibly released by the radial rigidity or elastic force of the leaf spring, and the stator and the mover have the same axial center. Therefore, the work efficiency of the assembly work can be improved.
以下、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータを、図面に基づいて説明する。先ず、図1ないし図5に基づいて本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, a linear actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1はリニアアクチュエータの分解斜視図、図2は板バネの正面図、図3は完成したリニアアクチュエータを前方から見た斜視図、図4は完成したリニアアクチュエータを後方から見た斜視図、図5は図3の正面図である。なお、便宜上、図1の左側を前側とし、右側を後側とする。 1 is an exploded perspective view of the linear actuator, FIG. 2 is a front view of the leaf spring, FIG. 3 is a perspective view of the completed linear actuator as viewed from the front, and FIG. 4 is a perspective view of the completed linear actuator as viewed from the rear. 5 is a front view of FIG. For convenience, the left side of FIG. 1 is the front side, and the right side is the rear side.
これらの図に示すように、本実施形態に係るリニアアクチュエータ1は、固定子2と、可動子3と、板バネ41,42とを備える。固定子2は、可動子3の内側に配置される。また、可動子3は、固定子2に対して前後方向(スラスト方向)に往復動可能に支持される。
As shown in these drawings, the linear actuator 1 according to this embodiment includes a
固定子2は、インナコア(図示せず)が内挿されたボビン20と、永久磁石21,22と、シャフト23とを備える。ボビン20は、インナコアを覆うように、左右に分割されたボビンユニット200,200が組み合わされる。また、ボビン20は、その一端部及び他端部にコイル201A,201Bが巻回されたコイル巻回部を有する。さらに、ボビン20の両端面は、径外方向に凸となる円弧状に形成される。永久磁石21,22は、第一の永久磁石21と、第二の永久磁石22とからなり、インナコアの両端面に固着される。また、永久磁石21,22の外面及び内面は、径外方向に凸となる円弧状に形成される。
The
シャフト23は、その軸心方向途中部分に比べて前部が拡大されて、前部に拡大部231が形成されると共に、後部に拡大部231よりも小径の雄ねじ部232が形成される。そして、シャフト23は、雄ねじ部232からボビン20の中央部に形成された貫通孔(図示せず)から挿通される。拡大部231とボビン20の前面との間には、拡大部231と同径の前部スリーブ233が挿通される。一方、雄ねじ部232とボビン20の後面との間には、拡大部231と同径の後部スリーブ234,235が挿通される。そして、シャフト23の雄ねじ部232に後部スリーブ234,235及びワッシャWを介してナットNが螺着される。
The
可動子3は、角筒状のアウタコア30とフランジ部材31,32とを備える。アウタコア30は、磁性材料の一例であるケイ素鋼板を前後方向(シャフト23の軸心方向)で密着するよう積層した積層体とされる。アウタコア30の内面のうち、その一端側には、他端側に向けて膨出する第一の磁極部301が一体的に設けられる。また、アウタコア30の内面のうち、その他端側には、一端側に向けて膨出する第二の磁極部302が一体的に設けられる。
The
そして、第一の磁極部301の対向面は、第一の永久磁石21の外面と、ラジアル方向において所定の幅δ1の隙間C1を介して対向配置される(図5を参照)。この場合のラジアル方向は、ボビン20の中心P1を始点とする径方向である。一方、第二の磁極部302の対向面は、第二の永久磁石22の外面と、ラジアル方向において所定の幅δ2の隙間C2を介して対向配置される(図5を参照)。この場合のラジアル方向は、ボビン20の中心P1を始点とする径方向である。隙間C1のラジアル方向での幅δ1及び隙間C2のラジアル方向での幅δ2は等しく設定される。
And the opposing surface of the 1st
アウタコア30の一端部の前面及び後面と他端部の前面及び後面とには、それぞれ幅方向中心部に、本発明に係る係合凸部としての保持軸体303,304が前後方向に突設される。より詳しくは、アウタコア30の一端部及び他端部であって、それぞれ幅方向中心部には、前後方向に沿って貫通孔が形成され、一端部の貫通孔に第一の保持軸体303が挿通されると共に、他端部の貫通孔に第二の保持軸体304が挿通される。そして、保持軸体303,304は、アウタコア30の前後方向における厚さ寸法よりも長く形成されているため、アウタコア30の一端部の前面及び後面と、他端部の前面及び後面とであって、それぞれ幅方向中心部から、保持軸体303,304の端部が前後方向に突出する。
The front and rear surfaces of one end portion of the
また、前側のフランジ部材31は、アウタコア30に前方側から板バネ41を介して重ねられる。一方、後側のフランジ部材32は、アウタコア30に後方側から板バネ42を介して重ねられる。そして、フランジ部材31,32に、左右の両側から幅方向中心に向かって突出するようにストッパ311,321が形成される。このストッパ311,321は、アウタコア30が往復動する際に、固定子2(又はインナコア)がアウタコア30から抜け出ることを防止するためのものである。また、フランジ部材31,32は、それぞれ正面視して矩形枠形状に形成され、一端部及び他端部に突出部312,322が形成される。なお、該突出部312,322の内面には、保持軸体303,304の端部を受け入れるための凹部が形成される。
Further, the
前側の板バネ41は、アウタコア30と前側のフランジ部材31との間に介装される。一方、後側の板バネ42は、アウタコア30と後側のフランジ部材32との間に介装される。また、板バネ41,42は、均一な厚さの金属板を打ち抜き加工することで形成される。そして、板バネ41,42は、図2に示すように、アウタコア30に重ねられる枠部411,421と、枠部411,421の内側の可撓部412,422とから一体的に形成される。
The
板バネ41,42の構成部のうち、枠部411,421がフランジ部材31,32とアウタコア30とで前後方向に挟持される。そして、枠部411,421の四隅には、ボルト挿通孔411a,421aが形成される。また、枠部411,421の上下部の幅方向中心部には、保持軸体303,304の端部を挿通する、本発明に係る係入部としての切欠411b,421bがU字状に形成される。
Of the constituent parts of the
可撓部412,422は、正面視して、「8」の字状に形成される。そして、「8」の字の中央の線が交差する部分に相当する中心部4121,4221には、シャフト23の途中部分を挿通する挿通孔4121a,4221aが形成される。また、「8」の字の環状部の内側に相当する箇所には、ボビン20のコイル巻回部を内側に通すことが充分に可能な大きさの挿通開口部4122,4222がそれぞれ形成される。
The
前側の板バネ41の中心部4121は、拡大部231と前部スリーブ233との間に挟持される。一方、後側の板バネ42の中心部4221は、一対の後部スリーブ234,235間に挟持される。
A
そして、可動子3の四隅(に形成された挿通孔)には、ボルトBが前後方向に挿通され、これらボルトBの先端にナットNが締結されて、アウタコア30、板バネ41,42、フランジ部材31,32が一体化される。
Then, bolts B are inserted in the four corners (insertion holes formed) of the
ここで、可撓部412,422について図2を参照して詳細に説明する。この可撓部412,422は、可撓性を確保しつつも、切欠411b,421b、ボルト挿通孔411a,421a、挿通孔4121a,4221aの部位は強度を確保する必要がある。即ち、板バネ41,42は、上述したように、「8」の字状を呈しており、上下にそれぞれ挿通開口部(環状部)4122,4222を有する。この挿通開口部(環状部)4122,4222は、板バネ41,42全体が撓みやすいように、例えば、上下方向の距離が小さく、左右方向の距離が大きくなっている。正面視すると、丸みを帯びた樽形状に等しい形状を呈している。
Here, the
また、可撓部412,422は、その終端部が切欠411b,421bの近傍に位置しており、しかも、この切欠411b,421bの近傍部位は、切欠411b,421bに向かって延びるように幅広に形成される。この理由としては、可撓部412,422が切欠411b,421bの近傍部位を支点にして前後方向に撓むようになっているので、この部位を補強するためである。
Further, the end portions of the
また、シャフト23が挿通される板バネ41,42の挿通孔4121a,4221aの部位は、可動子3の往復動に伴う変位量が一番大きい部位であるため、左右の両側に、中心に向かって円弧状のくびれ4121b,4221bが形成されるが、例えば、挿通孔4121a,4221aの周縁部をできる限り表面積を大きくすることにより、往復動に対する強度も確保される。
Further, the portions of the
以上の構成からなるリニアアクチュエータ1は、コイル201A,201Bに通電していない状態では、永久磁石21,22から生じる磁力により、シャフト23が可動子3(アウタコア30)に対して所定位置に保持される。そして、コイル201A,201Bに通電すると、コイル201A,201Bに流れる電流により生じる磁界と永久磁石21,22から生じている磁界の向きとに基づき、可動子3がシャフト23に沿って前後方向に往復動する。
In the linear actuator 1 configured as described above, the
つぎに、以上の構成からなるリニアアクチュエータ1の組み立て作業について説明する。まず、永久磁石21,22が固着したインナコアにボビン20を取り付け、該ボビン20にコイル巻線201A,201Bが巻回されたコア完成アッシーKを準備しておく。
Next, an assembling operation of the linear actuator 1 having the above configuration will be described. First, the
そして、該コア完成アッシーKの前方に、前部スリーブ233と板バネ41を配置しておく。そして、シャフト23の雄ねじ部232を、板バネ41、前部スリーブ233を介してボビン20の貫通孔に前方から後方に向かって挿通する。
Then, a
この状態において、ボビン20をアウタコアの内部に位置させると、ボビン20の第一及び第二の永久磁石21,22の何れかにアウタコア30の第一及び第二の磁極部301,302の何れかが磁着されてしまう。そこで、板バネ41の切欠411b,411bをアウタコア30の保持軸体303,304に係止させた後、フランジ31内面の両端部に形成された一対の凹部に保持軸体303,304を挿入させつつ、フランジ31をアウタコア30の前側の端面に合わせる。
In this state, when the
続いて、ボビン20の貫通孔に挿通されたシャフト23に後部スリーブ234、板バネ42、後部スリーブ235を配置する。そして、板バネ42の切欠421b,421bをアウタコア30の保持軸体303,304に係止させた後、フランジ32内面の両端部に形成された一対の凹部に保持軸体303,304を挿入させつつ、フランジ32をアウタコア30の後側の端面に合わせ、前後のフランジ部材31,32、板バネ41,42のボルト挿通孔411a,421aにボルトBを挿通する。そして、最後に、ボルトB及びナットNを緊締すると共に、シャフト23の雄ねじ部232にナットNを螺着させる。
Subsequently, the
この際、前後の板バネ41,42によって、シャフト23が水平支持されるようになり、アウタコア30の磁極部301,302と、ボビン20の永久磁石21,22との間に所定の間隔C1,C2が確実に維持されるようになる。
At this time, the
なお、本発明に係るリニアアクチュエータは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 In addition, the linear actuator which concerns on this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
例えば、上記実施形態では、枠部411,421と、可撓部412,422とを有する板バネとしたが、図6に示すように、枠部411,421がなく、可撓部412,422のみの板バネ41',42'であってもよい。
For example, in the above embodiment, a leaf spring having the
また、上記実施形態では、保持軸体303,304を上下方向の中心線上に位置するように形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、当該中心線からずれた位置に形成してもよく、対角線上に形成してもよい。また、保持軸体303,304が係入される切欠は、一対である必要はなく、一つを円形(切欠のない係入部)にして、残りを切欠としてもよく、さらには、切欠の形状をV字状、楕円としてもよい。
In the above embodiment, the holding
また、上記実施形態では、アウタ可動型のリニアアクチュエータについて説明したが、本発明に係るリニアアクチュエータはインナ可動型であってもよい。その場合、固定子と可動子の構成は入れ替わることとなる。 In the above embodiment, the outer movable linear actuator has been described. However, the linear actuator according to the present invention may be an inner movable type. In that case, the configurations of the stator and the mover are interchanged.
1…リニアアクチュエータ、2…固定子、3…可動子、21,22…永久磁石、301,302…磁極部、303,304…保持軸体(係合凸部)、41,42…板バネ、411,421…枠部、412,422…可撓部、411b,421b…切欠(係入部) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Linear actuator, 2 ... Stator, 3 ... Movable element, 21, 22 ... Permanent magnet, 301, 302 ... Magnetic pole part, 303, 304 ... Holding shaft body (engagement convex part), 41, 42 ... Leaf spring, 411, 421 ... frame part, 412, 422 ... flexible part, 411b, 421b ... notch (engagement part)
Claims (3)
板バネを、ラジアル方向外側に配置される固定子又は可動子に位置決めして取り付けるべく、該固定子又は可動子に、少なくとも一対の係合凸部が設けられると共に、板バネに、それぞれ係合凸部が係入する少なくとも一対の係入部が設けられ、しかも、係合凸部及び係入部のそれぞれは、磁極部に対して永久磁石の磁力が作用する方向に配置されると共に、係入部の少なくとも一部は、磁極部に対して永久磁石の磁力が作用する方向に向かって切り欠かれてなることを特徴とするリニアアクチュエータ。 A stator and a mover arranged inside and outside in the radial direction, and a plate that supports the stator and the mover so as to have the same axis and elastically supports the mover so that the mover can reciprocate in the thrust direction. A linear magnet having a spring and a permanent magnet provided on one of the stator and the mover, and a magnetic pole portion facing the permanent magnet with a gap in the radial direction on the other of the stator and the mover. In the actuator
In order to position and attach the leaf spring to the stator or the mover arranged radially outward, the stator or the mover is provided with at least a pair of engaging projections and is engaged with the leaf spring, respectively. At least a pair of engaging portions into which the convex portions are engaged are provided, and each of the engaging convex portions and the engaging portions is arranged in a direction in which the magnetic force of the permanent magnet acts on the magnetic pole portion. At least a part of the linear actuator is cut away in a direction in which the magnetic force of the permanent magnet acts on the magnetic pole part.
Priority Applications (9)
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