JP6514914B2 - Non-excitation operating ball joint - Google Patents
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Description
本発明は、電磁コイルの磁気吸引力とばね部材のばね力とによってボールの保持状態が変えられる無励磁作動ボールジョイントに関する。 The present invention relates to a non-excitation operating ball joint in which the holding state of a ball can be changed by the magnetic attraction of an electromagnetic coil and the spring force of a spring member.
従来のこの種の無励磁作動ボールジョイントとしては、例えば特許文献1に記載されているものがある。この特許文献1に開示された無励磁作動ボールジョイントは、多関節機構の2つの構成部材どうしを連結するものである。この無励磁作動ボールジョイントは、一方の構成部材であるシャフトの一端部に設けられた球体と、他方の構成部材であるハウジングと、このハウジングに球体を選択的に押し付ける電磁式押圧機構とを有している。
As a conventional non-excitation operation ball joint of this type, for example, there is one described in
球体は、ハウジングの一端側に設けられた受圧部に収容されている。受圧部は、球体の径方向の一方側を覆う形状に形成されている。この受圧部には、球体の一部が嵌合する凹曲面が形成されている。ハウジングの他端側には、電磁式押圧機構が設けられている。
電磁式押圧機構は、球体の径方向の他方側となる一部と対向する可動部材と、この可動部材を球体に向けて付勢する圧縮コイルばねと、この圧縮コイルばねの内方に配置された鉄合金リングおよび電磁コイルなどを備えている。可動部材は、磁気吸引力およびばね部材のばね力を受ける円板状のアーマチュア部と、球体の径方向の他方側となる一部と対向する押圧部とが形成されている。押圧部には、球体の一部が嵌合する凹曲面が形成されている。この可動部材は、ハウジング内に上述した径方向へ移動自在に支持されている。
鉄合金リングおよび電磁コイルは、ハウジングに固定されている。
The spherical body is accommodated in a pressure receiving portion provided on one end side of the housing. The pressure receiving portion is formed to cover one side in the radial direction of the sphere. The pressure receiving portion is formed with a concave surface on which a part of the sphere is fitted. An electromagnetic pressing mechanism is provided on the other end side of the housing.
The electromagnetic pressing mechanism is disposed on the inside of the compression coil spring, a movable member opposed to a part on the other side of the sphere in the radial direction, a compression coil spring biasing the movable member toward the sphere, and the compression coil spring. Iron alloy rings and electromagnetic coils. The movable member is formed with a disk-shaped armature portion receiving magnetic attraction force and spring force of the spring member, and a pressing portion opposed to a part on the other side of the sphere in the radial direction. The pressing portion is formed with a concave surface on which a part of the sphere is fitted. The movable member is movably supported in the above-described radial direction in the housing.
The iron alloy ring and the electromagnetic coil are fixed to the housing.
この電磁式押圧機構においては、電磁コイルが励磁することによって、可動部材のアーマチュア部が圧縮コイルばねのばね力に抗して磁気によって鉄合金リングに吸着され、球体がハウジングに対して回転可能になる。この状態で多関節機構の一方の構成部材に対して他方の構成部材を移動させることが可能になる。 In this electromagnetic pressing mechanism, by exciting the electromagnetic coil, the armature portion of the movable member is magnetically attracted to the iron alloy ring against the spring force of the compression coil spring, and the sphere is rotatable relative to the housing Become. In this state, the other component can be moved relative to one component of the articulated mechanism.
一方、電磁コイルへの給電が絶たれると、可動部材が圧縮コイルばねのばね力によって球体に押し付けられ、球体が可動部材とハウジングの受圧部とによって挾まれる。このように球体に可動部材が押し付けられることによって、球体がハウジングに固定され、多関節機構の一方の構成部材に他方の構成部材が固定される。 On the other hand, when the power supply to the electromagnetic coil is cut off, the movable member is pressed against the sphere by the spring force of the compression coil spring, and the sphere is caught by the movable member and the pressure receiving portion of the housing. By pressing the movable member against the sphere in this manner, the sphere is fixed to the housing, and the other component is fixed to one component of the articulated mechanism.
特許文献1に開示されている無励磁作動ボールジョイントでは、可動部材の移動する方向に大型になるという問題があった。この理由は、ハウジングの受圧部と、球体と、可動部材と、鉄合金リングおよび電磁コイルとが一列に並んで配置されているからである。このような無励磁作動ボールジョイントを、産業用ロボットなどにおけるアームの関節部分の静止保持およびその静止保持を解除できるボールジョイントとして使用すると、関節部分が大型化してしまう。
The non-excitation operating ball joint disclosed in
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、磁気吸着される可動部材の移動方向にコンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a non-excitation operating ball joint which is compact in the moving direction of the magnetically attracted movable member.
この目的を達成するために、本発明に係る無励磁作動ボールジョイントは、部品連結用の軸部材の一端部に設けられた球体と、前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第1の球体保持部材とを備え、前記可動部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第2の球体保持部材とを備え、前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内と前記可動部材の中空部内とに挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持されているものである。 In order to achieve this object, the non-excitation operating ball joint according to the present invention comprises a ball provided at one end of a shaft member for connecting parts, and a fixing member facing the ball from one side in the radial direction; A field core disposed on the other side in the radial direction with respect to the sphere in a state in which relative movement with the fixing member is restricted, a field core having a magnetic pole surface formed at one end adjacent to the sphere; A movable member having an electromagnetic coil, an end face magnetically attracted to the magnetic pole surface by magnetism, and movable in the radial direction at a position facing the spherical body from the other side in the radial direction; A spring member for urging the member toward the fixing member, the fixing member being formed in an annular shape having the radial direction as an axial direction, and a plate that receives a spring force of the spring member, and The circumference of the sphere And a first spherical body holding member made of a nonmagnetic material having a concave curved surface in contact with the movable member, the movable member is formed in an annular shape with the radial direction as an axial direction, and an armature constituting the end face; And a second spherical body holding member made of a nonmagnetic material and having a concave surface in contact with the circumferential surface of the spherical body, and the spherical body is partially inserted into the hollow portion of the fixed member and the hollow portion of the movable member. The fixed member and the movable member are held between the fixed member and the movable member so as to protrude from the fixed member to the opposite side to the movable member.
また、本発明に係る前記無励磁作動ボールジョイントは、部品連結用の軸部材の一端部に設けられた球体と、前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第1の球体保持部材とを備え、
前記可動部材は、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第2の球体保持部材とを備え、
前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内に挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持され、前記フィールドコアは、前記球体の中心を通って前記径方向に延びる仮想線と交差する部位に、前記可動部材に向けて開口する凹部を有し、
前記凹部の中に前記ばね部材が収容されていてもよい。
In the non-excitation operating ball joint according to the present invention, a ball provided at one end of a shaft member for connecting parts, a fixing member facing the ball from one side in the radial direction, and the fixing member A field core disposed on the other side in the radial direction with respect to the sphere in a state in which relative movement is restricted, a field core having a pole face formed at one end close to the sphere, and an electromagnetic coil provided in the field core; A movable member having an end face magnetically attracted to the magnetic pole surface, the movable member being movably disposed in the radial direction at a position facing the spherical body from the other side in the radial direction; And the fixing member is formed in an annular shape having the radial direction as an axial direction, and a plate which receives a spring force of the spring member, and a circumferential surface of the sphere. Contact concave surface And a first ball holding member made of non-magnetic material having,
The movable member includes an armature constituting the end face, and a non-magnetic second sphere holding member having a concave surface in contact with the circumferential surface of the sphere.
The spherical body is held by being held between the fixed member and the movable member in a state where a part of the sphere is inserted into the hollow portion of the fixed member and protrudes from the fixed member to the opposite side to the movable member. The core has a recess opening toward the movable member at a location intersecting the imaginary line extending through the center of the sphere and the radial line;
The spring member may be accommodated in the recess.
本発明は、前記無励磁作動ボールジョイントにおいて、前記第1の球体保持部材および第2の球体保持部材は、合成樹脂を材料とし、型を使用して所定の形状に成形されたものであってもよい。 According to the present invention, in the non-excitation operating ball joint, the first spherical body holding member and the second spherical body holding member are made of a synthetic resin as a material and are molded into a predetermined shape using a mold. It is also good.
本発明は、前記無励磁作動ボールジョイントにおいて、前記第1の球体保持部材および第2の球体保持部材は、前記径方向を軸線方向とする筒体を有し、前記第1の球体保持部材および第2の球体保持部材における前記球体に接する部位は、前記筒体の内周部に形成され、前記固定部材と可動部材とのうち少なくとも固定部材は、前記筒体が嵌合する補強部材を備えていてもよい。 In the non-excitation operation ball joint according to the present invention, the first spherical body holding member and the second spherical body holding member have a cylinder whose axial direction is the radial direction, and the first spherical body holding member and The portion of the second spherical body holding member in contact with the spherical body is formed on the inner peripheral portion of the cylinder, and at least the fixed member of the fixed member and the movable member includes a reinforcing member fitted with the cylinder. It may be
本発明によれば、可動部材が磁気あるいはばね部材のばね力で移動する方向において、固定部材が球体の端縁より可動部材に近接する位置に配置される。このため、特許文献1記載の無励磁作動ボールジョイントと較べて、可動部材の移動方向においてコンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することができる。
According to the present invention, the fixed member is disposed closer to the movable member than the end edge of the sphere in the direction in which the movable member is moved by the magnetic force or the spring force of the spring member. For this reason, as compared with the non-excitation operation ball joint described in
(第1の実施の形態)
以下、本発明に係る無励磁作動ボールジョイントの一実施の形態を図1〜図10によって詳細に説明する。
図1に示す無励磁作動ボールジョイント1は、例えば多関節ロボット(図示せず)の二つのアームどうしを連結するために使用することができるものである。二つのアームのうち一方のアームには、図1において左上部に位置するフィールドコア2が取付けられる。
First Embodiment
Hereinafter, an embodiment of a non-excitation operating ball joint according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The non-excitation
他方のアームは、図1の中央部に位置する球体3に軸部材4を介して取付けられる。軸部材4は、上述したアームを含む他の部品を連結するためのもので、球体3に、この球体3の径方向に延びる状態で固定されている。この実施の形態による球体3と軸部材4は、それぞれステンレス鋼によって形成されている。
この実施の形態においては、便宜上、フィールドコア2から球体3を指向する方向を前方といい、前方とは反対方向を後方という。
The other arm is attached via the
In this embodiment, for convenience, the direction from the
フィールドコア2は、いわゆるクラッパ型電磁石を構成するもので、機械構造用低炭素鋼によって環状に形成されている。このフィールドコア2には、軸線方向の一方(この実施の形態においては前方)に向けて開口する環状溝5(図3および図4参照)が形成されている。この環状溝5内には、環状に形成された電磁コイル6が収容されている。電磁コイル6は、図3に示すように、コイルボビン7に素線(図示せず)を巻くことによって形成されている。
The
フィールドコア2の環状溝5が開口する一端面は、図4に示すように、環状溝5より径方向の外側に位置する外側の磁極面11と、環状溝5より径方向の内側に位置する内側の磁極面12とによって構成されている。これらの磁極面11,12は、フィールドコア2における上述した球体3と近接する一端部に形成されている。
外側の磁極面11には、4種類の複数の穴13〜16が形成されている。これらの4種類の穴13〜16とは、取付ねじ挿入用の3つの穴13と、サイドプレート固定用の3つの穴14と、コイルばね挿入用の3つの穴15と、Oリング嵌合用の3つの穴16である。これらの穴13〜16のうち同一の種類となる3つ穴は、フィールドコア2を周方向に3等分する位置に形成されている。また、これらの12箇所の穴13〜16は、フィールドコア2の周方向に等間隔で並ぶ状態に形成されている。
One end face of the
A plurality of four types of
取付ねじ挿入用の穴13は、図3に示すように、フィールドコア2を軸線方向に貫通する貫通穴である。この穴13は、図示してはいないが、フィールドコア2を例えば多関節ロボットのアームに取付けるためのボルトが通される。
サイドプレート固定用の穴14は、ねじ穴で、図3に示すように、後述する固定部材17のサイドプレート18を固定するためのボルト19がねじ込まれる。このボルト19は、サイドプレート18とフィールドコア2との間に挟み込まれたカラー20と、サイドプレート18とを貫通してサイドプレート固定用の穴14に螺着されている。
The mounting
The
コイルばね挿入用の穴15は、図5に示すように、大径穴15aと小径穴15bとによって構成されている。大径穴15aは、フィールドコア2の前面(外側の磁極面11)に開口し、環状溝5より深く形成されている。大径穴15aの中には、圧縮コイルばね21が収容されている。この圧縮コイルばね21は、後述する可動部材22をフィールドコア2の軸線方向においてフィールドコア2から離間する方向へ付勢している。この実施の形態においては、この圧縮コイルばね21によって本発明でいう「ばね部材」が構成されている。小径穴15bは、大径穴15a内とフィールドコア2の後方の空間とを連通している。
The
Oリング嵌合用の穴16は、図6に示すように、非貫通穴で、Oリング23が嵌合している。このOリング23は、後述する可動部材22がフィールドコア2に磁気によって吸着されるときに衝撃を緩和し、吸着音を小さくする。
フィールドコア2の内側の磁極面12には、図4に示すように、コイルボビン7をフィールドコア2に固定するために複数のかしめ片24が形成されている。これらのかしめ片24は、環状溝5の内周側の開口縁を部分的に環状溝5内に向けて塑性変形させることにより形成されている。
As shown in FIG. 6, the
On the
フィールドコア2にボルト19によって取付けられた固定部材17は、図2および図3に示すように、3つの部材によって構成されており、球体3に前方側(球体3の径方向の一方側)から対向している。固定部材17を構成する3つの部材とは、サイドプレート18と、受圧側となる第1の球体保持部材25および補強板26である。
サイドプレート18は、熱間圧延軟鋼板によって円環板状に形成されている。この実施の形態においては、このサイドプレート18によって、請求項4に記載した発明でいう「ばね部材のばね力を受けるプレート」が構成されている。
The fixing
The
このサイドプレート18には、図3および図7に示すように、上述したサイドプレート固定用のボルト19を通すための第1の貫通穴27と、第1の球体保持部材25および補強板26を固定するための複数の第2の貫通穴28(図3参照)と、フィールドコア取付用のボルトを通すための切り欠き29とが形成されている。
In the
第1の球体保持部材25は、後述する可動部材22と協働して球体3を回転自在に保持する機能と、球体3を静止(ロック)した状態に保持する機能とを有している。この第1の球体保持部材25は、図8に示すように、フランジ31と筒体32とを有する円環状に形成されている。この第1の球体保持部材25は、非磁性材製によって形成されている。この実施の形態による第1の球体保持部材25を形成する材料は、ポリアセタール樹脂である。すなわち、この実施の形態による第1の球体保持部材25は、合成樹脂を材料とし、射出成形によって型を使用して所定の形状に成形されている。
The first
フランジ31は、サイドプレート18と重ねることが可能な円環板状に形成されている。このフランジ31には、図8(B)に示すように、複数の貫通穴31aが形成されている。
筒体32は、球体2の上述した径方向(前後方向)を軸線方向として形成され、フランジ31の内周部から軸線方向の一方(前方)に突出している。この筒体32は、第1の球体保持部材25および補強板26がサイドプレート18に取付けられた固定部材17の組立状態において、サイドプレート18の内周部および後述する補強板26の内周部とに嵌合する。また、この筒体32は、図3に示すように、サイドプレート18と補強板26とを貫通して補強板26より前方に突出している。
The
The
この筒体32の内周部には、球体3に作用するばね力を受けるための受圧面33が形成されている。この受圧面33は、球体3の周面(球面)が嵌合する凹曲面によって構成されている。すなわち、第1の球体保持部材25における球体3に接する部位は、筒体32の内周部に形成されている。筒体32の受圧面33は、球体3が嵌合した状態で球体3の一部が筒体32より前方に突出する形状に形成されている。球体3は、このように一部が固定部材17の中空部内に挿入されて固定部材17から可動部材22とは反対側に突出する状態で、固定部材17と後述する可動部材22とによって挟まれて保持されている。この実施の形態による球体3は、軸部材4を支持する部位が筒体32から突出する状態で保持されている。
A
筒体32には、球体3に取付けられた軸部材4との干渉を避けるために、凹部34が形成されている。この凹部34は、筒体32を周方向に2等分する2箇所に、それぞれ周方向へ予め定めた長さだけ延びる形状に形成されている。なお、筒体32の凹部34以外の部位(主にばね力を受ける部位)は、外側面に補強リブ(図示せず)を設けて補強することができる。
In order to avoid interference with the
補強板26は、合成樹脂によって円環板状に形成されている。補強板26には、図7に示すように、複数のねじ孔35が形成されている。このねじ孔35には、図3に示すように、固定用ボルト36が螺着される。固定用ボルト36は、フランジ31の貫通穴31aとサイドプレート18の第2の貫通穴28とを通って補強板26のねじ孔35に螺着している。すなわち、補強板26は、複数の固定用ボルト36によって第1の球体保持部材25のフランジ31とともにサイドプレート18に固定されている。
この実施の形態においては、この補強板26によって、請求項6記載の発明でいう「補強部材」が構成されている。サイドプレート18は、フランジ31と補強板26とによって挟まれている。この実施の形態による補強板26には、図1および図7に示すように、第1の球体保持部材25の凹部34に連なる逃げ溝37が形成されている。この逃げ溝37の長さは、図2に示すように、上述した筒体32の凹部34の長さと同等である。
The reinforcing
In this embodiment, the reinforcing
この実施の形態による固定部材17は、球体3に前方側から対向し、可動部材22との間に球体3が保持される状態で、ボルト19によってフィールドコア2に固定されている。言い換えれば、フィールドコア2は、固定部材17との相対移動が規制される状態で球体3より後方側(球体3の径方向の他方側)に配置されている。
The fixed
可動部材22は、図3に示すように、2つの部材によって構成されており、球体3と後方側(球体3の径方向の他方側)から対向する位置に配置されている。この実施の形態による可動部材22は、上述した径方向(前後方向)を軸線方向とする円環状に形成されている。また、球体3は、一部が可動部材22の中空部内に挿入された状態で固定部材17と可動部材22とによって挟まれて保持されている。
As shown in FIG. 3, the
可動部材22を構成する2つの部材とは、アーマチュア41と、押圧側となる第2の球体保持部材42である。
アーマチュア41は、熱間圧延鋼板によって円環板状に形成されている。フィールドコア2と対向するアーマチュア41の端面は、電磁コイル6が励磁することによって、フィールドコア2の磁極面11,12に磁気によって吸着される。このアーマチュア41の外周部には、図9に示すように、フィールドコア取付用のボルトを通すための3つの切り欠き43と、上述したカラー20を通すための3つのガイド溝44とが形成されている。
The two members constituting the
The
ガイド溝44は、カラー20が摺動可能に嵌合する形状に形成されている。すなわち、アーマチュア41を含む可動部材22は、複数のガイド溝44にそれぞれカラー20が嵌合することによって、フィールドコア2と固定部材17との間に、上述した径方向(前後方向)にのみ移動自在に配設される。上述した圧縮コイルばね21とOリング23は、アーマチュア41の3つの切り欠き43とガイド溝44との間の部位に接触する。
アーマチュア41には、後述する第2の球体保持部材42を取付けるために3つのねじ孔45が設けられている。このアーマチュア41の内径は、フィールドコア2の内径と同等の大きさである。
The
The
第2の球体保持部材42は、第1の球体保持部材25と協働して球体3を回転自在に保持する機能と、球体3を静止した状態に保持する機能とを有している。この第2の球体保持部材42は、非磁性材製によって形成されている。この実施の形態による第2の球体保持部材42を形成する材料は、ポリアセタール樹脂である。すなわち、この第2の球体保持部材42は、合成樹脂を材料とし、射出成形によって型を使用して所定の形状に成形されている。この第2の球体保持部材42は、図10に示すように、フランジ46と筒体47とを有する円環状に形成されおり、アーマチュア41の前面に複数の取付用ボルト48(図3参照)によって取付けられている。この取付用ボルト48は、アーマチュア41のねじ孔45に螺着されている。
The second
フランジ46は、アーマチュア41に重ねることが可能な円環板状に形成されている。このフランジ46には、図10に示すように、取付用ボルト48を通すために複数の貫通穴49が形成されている。
なお、このフランジ46には、図3中に二点鎖線で示すように補強板50を取付けることができる。この補強板50は、後述する筒体47が嵌合する穴を有する円環板状に形成することができる。この補強板50は、請求項6記載の発明でいう「補強部材」を構成するものである。
The
A reinforcing
筒体47は、球体3の上述した径方向(前後方向)を軸線方向として形成されてフランジ46の内周部から前方に突出している。この筒体47の内周部には、球体3を押すための押圧面51が形成されている。この押圧面51は、球体3の周面(球面)が嵌合する凹曲面によって構成されている。すなわち、第2の球体保持部材42における球体3に接する部位は、筒体47の内周部に形成されている。
筒体47の内周部には、アーマチュア41の内周部内に嵌合する円筒からなるインロー部52が形成されている。
The
At the inner peripheral portion of the
この実施の形態による第2の球体保持部材42は、図3に示すように、球体3の最も後側に位置する端縁がインロー部52の開口端(後端)に達する形状に形成されている。すなわち、球体3は、アーマチュア41からフィールドコア2側に突出することがない条件を満たしながら、フィールドコア2に可及的接近する位置に配置されている。
As shown in FIG. 3, the second spherical
この実施の形態による可動部材22は、アーマチュア41とフィールドコア2との間に予め定めた幅のエアギャップG(図3、図5および図6参照)が形成される状態でフィールドコア2と固定部材17との間に挿入されている。エアギャップGは、電磁コイル6が励磁していない状態で、アーマチュア41が圧縮コイルばね21のばね力により押されて球体3を固定部材17に押し付けることによって生じる。エアギャップGは、通常は0.3mm〜0.5mm程度である。
The
このように構成された無励磁作動ボールジョイント1において、電磁コイル6が無励磁状態であるときは、球体3が固定部材17の第1の球体保持部材25と可動部材22の第2の球体保持部材42とに圧縮コイルばね21のばね力によって挟持されて静止状態に保持される。この状態では、フィールドコア2に対して軸部材4を移動させることはできない。
In the non-excitation operation ball joint 1 configured as described above, when the
電磁コイル6が励磁され、図3中に二点鎖線で示すように、磁束Φがフィールドコア2とアーマチュア41とを通ると、圧縮コイルばね21のばね力に抗してアーマチュア41がフィールドコア2に磁気吸着される。このようにアーマチュア41がフィールドコア2に磁気吸着されることにより、可動部材22がフィールドコア2に向けて移動し、球体3が静止状態から解放される。このとき、電磁コイル6の励磁電圧の大きさを変えることにより、球体3を保持する保持力の強さを調節することができる。すなわち、軸部材4の角度を変えるときの抵抗の大きさを変えることができる。
When the magnetic flux Φ passes through the
この実施の形態による無励磁作動ボールジョイント1の球体3は、一部が固定部材17の中空部内に挿入されて固定部材17から可動部材22とは反対側に突出する状態で、固定部材17と可動部材22とによって挟まれて保持されている。固定部材17は、可動部材22が磁気あるいは圧縮コイルばね21のばね力で移動する方向において、球体3の端縁(前端縁)より可動部材22に近接する位置に配置されている。したがって、この実施の形態によれば、特許文献1記載の無励磁作動ボールジョイントと較べて、可動部材22の上記移動方向においてコンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することができる。
The
この実施の形態による可動部材22は、固定部材17および可動部材22が球体3と対向する方向である球体3の径方向(前後方向)を軸線方向とする円環状に形成されている。球体3の一部は、可動部材22の中空部内に挿入されている。
このため、この実施の形態においては、可動部材22と固定部材17との間隔をさらに狭くすることが可能になるから、より一層コンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することができる。
The
For this reason, in this embodiment, since the distance between the
この実施の形態による固定部材17は、圧縮コイルばね21のばね力を受けるサイドプレート18と、球体3の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第1の球体保持部材25とを備えている。可動部材22は、フィールドコア2の磁極面11,12と対向する端面を構成するアーマチュア41と、球体3の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第2の球体保持部材42とを備えている。
この実施の形態によれば、固定部材17と可動部材22とを、高い剛性が必要になるサイドプレート18およびアーマチュア41と、剛性が相対的に低くてよい第1および第2の球体保持部材25,42とに分けて形成することができる。サイドプレート18およびアーマチュア41は、形状を簡素化できるから、剛性が高くなる材料であっても容易に製造することができる。また、第1および第2の球体保持部材25,42は、球体3に適合する形状に容易に形成できるから、球体3と接触する部分の面積を広くとることができる。この面積が広くなることにより、球体3を保持する力が強くなる。
The fixing
According to this embodiment, the fixed
さらに、第2の球体保持部材42が非磁性材であるから、電磁コイル6の磁束Φがアーマチュア41から第2の球体保持部材42と球体3とを通ることにより漏洩磁気回路が形成されることを防ぐことができる。このため、アーマチュア41を吸引する吸引力の低下を防止できる。
Furthermore, since the second
この実施の形態による第1および第2の球体保持部材25,42は、合成樹脂を材料とし、型を使用して所定の形状に成形されている。
このため、第1および第2の球体保持部材25,42に高い加工精度を有した凹曲面からなる摩擦面(受圧面33と押圧面51からなる球面保持面)を形成することができる。この実施の形態においては、第1および第2の球体保持部材25,42がポリアセタール樹脂によって形成されているから、球体3の保持力が高い第1および第2の球体保持部材25,42を得ることができる。この理由は、ポリアセタール樹脂は耐衝撃性や耐摩耗性に優れており、第1および第2の球体保持部材25,42の変形、歪みが防止されるからである。
The first and second
For this reason, it is possible to form on the first and second spherical
この実施の形態による第1の球体保持部材25は、筒体32が嵌合する補強部材26を備えている。このため、筒体32の変形や歪みを防止できるから、球体3の保持力を高くすることができる。補強部材50を可動部材22に設けた場合は、球体3の保持力がさらに高くなる。
The first
(第2の実施の形態)
本発明に係る無励磁作動ボールジョイントの他の実施の形態を図11によって詳細に説明する。図11において、図1〜図10によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図11に示すフィールドコア2は、軸心部の穴の中に臨む内フランジ61を有している。内フランジ61は、フィールドコア2の後面(磁極面11,12とは反対側の端面)側に設けられている。このため、フィールドコア2の軸心部には、可動部材22に向けて開口する凹部62が形成されている。この凹部62は、フィールドコア2における球体3の中心を通って球体3の径方向(前後方向)に延びる仮想線Lと交差する部位に形成されている。
Second Embodiment
Another embodiment of the non-excitation operating ball joint according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 11, the same or equivalent members as or to those described with reference to FIGS.
The
一方、この実施の形態によるアーマチュア41は、中心部に穴がない円板状に形成されている。このアーマチュア41の中心部には、有底円筒状の突出部63が形成されている。この突出部63は、フィールドコア2の凹部62の中に前方から挿入されている。この突出部63と、フィールドコア2の内フランジ61との間には、本発明でいう「ばね部材」を構成する圧縮コイルばね64が圧縮された状態で収容されている。すなわち、内フランジ61とアーマチュア41の突出部63は、実質的にばね座として機能している。
On the other hand, the
この実施の形態による無励磁作動ボールジョイント1において、アーマチュア41を付勢するばね部材は、凹部62内に収容された1個の圧縮コイルばね64のみである。この実施の形態によるフィールドコア2の外周部には、第1の実施の形態で示した圧縮コイルばね21を収容するための穴15は形成されていない。このため、この実施の形態によれば、外側の磁極11の面積が広くなるから、電磁コイル6の磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。
In the non-excitation operating ball joint 1 according to this embodiment, the spring member for biasing the
上述した第1の実施の形態と第2の実施の形態とに示した無励磁作動ボールジョイント1において、圧縮コイルばね21,64のばね力による保持力を大きくするためには、球体3と第1および第2の球体保持部材25,42との摩擦部分の摩擦係数を高くすることにより実現可能である。この摩擦係数を高くするにあたっては、例えば、球体3の周面と、第1および第2の球体保持部材25,42の受圧面33および押圧面51とのうち少なくともいずれか一方の面にショットブラスト処理を施してその面に凹凸を形成する。または、球体3の周面と、球受圧面33および押圧面51とのうち少なくともいずれか一方の面に摩擦材(図示せず)をコーティングしたり、摩擦板を固着しても実現可能である。
In the non-excitation action ball joint 1 shown in the first embodiment and the second embodiment described above, in order to increase the holding force by the spring force of the compression coil springs 21 and 64, the
1…無励磁作動ボールジョイント、2…フィールドコア、3…球体、4…軸部材、6…電磁コイル、11…外側の磁極面、12…内側の磁極面、17…固定部材、18…サイドプレート(プレート)、21,64…圧縮コイルばね(ばね部材)、22…可動部材、25…第1の球体保持部材、26,50…補強板(補強部材)、32…筒体、41…アーマチュア、42…第2の球体保持部材、62…凹部、L…仮想線。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、
前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、
前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、
前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、
前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、
前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第1の球体保持部材とを備え、
前記可動部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第2の球体保持部材とを備え、
前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内と前記可動部材の中空部内とに挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持されていることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。 A ball provided at one end of the shaft member for connecting parts;
A fixing member facing the sphere from one side in the radial direction;
A field core disposed on the other side in the radial direction from the sphere in a state in which relative movement with the fixing member is restricted, and a magnetic pole surface being formed at one end adjacent to the sphere;
An electromagnetic coil provided in the field core;
A movable member having an end face magnetically attracted to the magnetic pole surface and movably disposed in the radial direction at a position facing the spherical body from the other side in the radial direction;
A spring member for biasing the movable member toward the fixed member;
The fixing member is formed in an annular shape having the radial direction as an axial direction, and is made of a nonmagnetic material having a plate receiving a spring force of the spring member and a concave surface contacting the circumferential surface of the sphere. And a ball holding member of
The movable member is formed in an annular shape with the radial direction as an axial direction, and a non-magnetic second ball holding member made of a nonmagnetic material having an armature forming the end surface and a concave surface in contact with the peripheral surface of the ball Equipped with
The spheres, by the fixed member in a state of protruding on the opposite side of the hollow portion and said movable member from the fixed member is inserted into the hollow portion of the movable member partially said fixed member and said movable member A non-excitation operating ball joint characterized in that it is sandwiched and held.
前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、
前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、
前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、
前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、
前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、
前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第1の球体保持部材とを備え、
前記可動部材は、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第2の球体保持部材とを備え、
前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内に挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持され、
前記フィールドコアは、前記球体の中心を通って前記径方向に延びる仮想線と交差する部位に、前記可動部材に向けて開口する凹部を有し、
前記凹部の中に前記ばね部材が収容されていることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。 A ball provided at one end of the shaft member for connecting parts;
A fixing member facing the sphere from one side in the radial direction;
A field core disposed on the other side in the radial direction from the sphere in a state in which relative movement with the fixing member is restricted, and a magnetic pole surface being formed at one end adjacent to the sphere;
An electromagnetic coil provided in the field core;
A movable member having an end face magnetically attracted to the magnetic pole surface and movably disposed in the radial direction at a position facing the spherical body from the other side in the radial direction;
A spring member for biasing the movable member toward the fixed member;
The fixing member is formed in an annular shape having the radial direction as an axial direction, and is made of a nonmagnetic material having a plate receiving a spring force of the spring member and a concave surface contacting the circumferential surface of the sphere. And a ball holding member of
The movable member includes an armature constituting the end face, and a non-magnetic second sphere holding member having a concave surface in contact with the circumferential surface of the sphere.
The spherical body is held by being held between the fixed member and the movable member in a state where a part of the sphere is inserted into the hollow portion of the fixed member and protrudes from the fixed member to the opposite side to the movable member.
The field core has a recess opening toward the movable member at a location intersecting the imaginary line extending through the center of the sphere and the radial direction.
A non-excitation operating ball joint characterized in that the spring member is accommodated in the recess.
前記第1の球体保持部材および第2の球体保持部材は、合成樹脂を材料とし、型を使用して所定の形状に成形されたものであることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。 In the non-excitation operating ball joint according to claim 1 or 2 ,
The first ball holding member and the second ball holding member are made of a synthetic resin and are molded into a predetermined shape using a mold.
前記第1の球体保持部材および第2の球体保持部材は、前記径方向を軸線方向とする筒体を有し、
前記第1の球体保持部材および第2の球体保持部材における前記球体に接する部位は、前記筒体の内周部に形成され、
前記固定部材と可動部材とのうち、少なくとも固定部材は、前記筒体が嵌合する補強部材を備えていることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。 In the non-excitation operating ball joint according to any one of claims 1 to 3 ,
The first ball holding member and the second ball holding member have a cylinder whose axial direction is the radial direction,
The portions of the first ball holding member and the second ball holding member in contact with the ball are formed on the inner circumferential portion of the cylinder,
Among the fixed member and the movable member, at least the fixed member includes a reinforcing member with which the cylindrical body is fitted.
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