JPH08138930A - ロータリーソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、回転シャフトがその軸方
向に移動することがなく、回転出力のみを取り出すこと
のできるロータリーソレノイドを提供することにある。 【構成】 ケース１０と、ケース１０内に設けられたコ
イル２０と、このコイル２０によって磁気的に附勢され
る固定子３０と、この固定子３０に回転自在に支持され
た回転シャフト４０と、ケース１０内において、固定子
３０と前記回転シャフト４０の軸方向において対向し、
当該軸方向に移動自在でかつ回転可能に設けられた電機
子５０と、附勢された固定子３０による電機子５０を軸
方向に移動させる力により当該電機子５０を回転させる
回転案内機構６０と、回転シャフト４０と電機子５０と
を、相対的に軸方向に移動可能で回転方向に係合する連
結機構とを有してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロータリーソレノイドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーソレノイドは、例えば、コン
ベア装置の経路切替え手段、切断機械の切断刃の駆動手
段、シャッターの開閉駆動手段などの用途に使用されて
いる。

【０００３】図１は、従来のロータリーソレノイドの構
成を示す説明用断面図であり、１はケース、２はコイ
ル、３は固定子、４は回転シャフト、５は電機子、６は
回転案内機構、６Ａは固定案内板、６Ｂは可動案内板、
６Ｃは鋼球、７は復帰バネ、８は軸受である。

【０００４】固定子３は、コイル２によって磁気的に附
勢される鉄心よりなり、この固定子３には、軸受８を介
して回転シャフト４が回転自在に支持され、この回転シ
ャフト４には電機子５が固定されている。コイル２に通
電すると、電機子５には、附勢された固定子３による吸
引力が作用し、当該電機子５およびこれが固定されてな
る回転シャフト４は、固定子３に吸引されて軸方向に沿
って移動する。ここに、軸方向の移動ストロークは例え
ば０．６〜３ｍｍ程度である。

【０００５】そして、電機子５および回転シャフト４
は、軸方向に沿って移動すると共に、案内機構６によっ
て、当該軸を中心に一定の角度回転する。電機子５およ
び回転シャフト４を回転させる案内機構６は、固定案内
板６Ａと、可動案内板６Ｂと、鋼球６Ｃとを有してなる
立体カム機構である。

【０００６】案内機構６を構成する固定案内板６Ａは、
ケース１と一体的に設けられている。また、可動案内板
６Ｂは電機子５に固定され、従って、回転シャフト４、
電機子５および可動案内板６Ｂは一体的に動作（軸方向
の移動および回転動作）することになる。

【０００７】固定案内板６Ａおよび可動案内板６Ｂのそ
れぞれには、周方向に沿って深さが変化する傾斜溝が例
えば２箇所乃至３箇所形成されている。そして、固定案
内板６Ａに形成された傾斜溝６ａと、可動案内板６Ｂに
形成された傾斜溝６ｂとによって傾斜案内路が区画さ
れ、これらの傾斜案内路のそれぞれには鋼球６Ｃが介挿
されている。

【０００８】電機子５が軸方向に沿って固定子３側に移
動する力により、当該電機子５に固定されている可動案
内板６Ｂは、傾斜案内路をころがる鋼球６Ｃを介して、
軸方向に移動しながら回転する。これにより、回転シャ
フト４、電機子５および可動案内板６Ｂは、一体的に、
傾斜案内路によって定まる角度だけ回転しながら固定子
３に近づく方向に移動する。ここに、回転角度は例えば
２０〜１００°である。

【０００９】そして、固定子３の附勢が解除されると、
回転シャフト４、電機子５および可動案内板６Ｂは、復
帰バネ７の作用によって、附勢時とは逆方向に回転しな
がら固定子３から離れる方向に移動して元の位置に戻
る。

【００１０】このように、従来のロータリーソレノイド
における回転シャフト４は、回転するとともに、軸方向
の移動動作を伴うものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロータ
リーソレノイドによって作動される機構の殆どは、当該
ロータリーソレノイドの回転出力のみを利用するもので
あり、回転出力と共に生じる軸方向の移動動作（スラス
ト）は、前記機構を作動させるために不要であるばかり
か、当該機構の機能を妨げることもある。

【００１２】例えば、図２に示すように、ロータリーソ
レノイドの回転シャフト９１にロール紙９２を切断する
ための切断刃９３を連結する場合において、回転シャフ
ト９１がスラストすることによって、切断刃９３による
切断能力が低下する。

【００１３】また、図３に示すように、ロータリーソレ
ノイドの回転シャフト９１に、シャッター９４を開閉す
るためのクランク機構９５を連結する場合において、回
転シャフト９１がスラストすることによって、光漏れが
生じて遮光効果が低下する。

【００１４】このような問題を解決する手段として、図
４に示すように、ロータリーソレノイドの回転シャフト
９１（駆動軸）と、機構側のシャフト９６（従動軸）と
を、相対的に軸方向に移動可能で回転方向に係合する連
結手段９７を介在させて連結させることも考えられる。

【００１５】しかしながら、このような連結手段を介し
て、ロータリーソレノイドを機構に接続する場合には、
当該機構を有する装置の構成が複雑化し、当該装置の製
造コストの上昇やスペース効率の低下を招く。特に、例
えば郵便物の仕分け装置においては、１機あたり３０〜
１５０個のロータリーソレノイドが経路切替え機構等と
して接続されており、これらの接続部分のそれぞれに連
結手段を介在させることは相当なコストアップに繋が
る。

【００１６】本発明は以上のような事情に基いてなされ
たものであって、その目的は、簡単な構成により、回転
シャフトがその軸方向に移動することがなく、回転出力
のみを取り出すことのできるロータリーソレノイドを提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のロータリーソレ
ノイドは、ケースと、ケース内に設けられたコイルと、
このコイルによって磁気的に附勢される固定子と、この
固定子に回転自在に支持された回転シャフトと、ケース
内において、固定子と前記回転シャフトの軸方向におい
て対向し、当該軸方向に移動自在でかつ回転可能に設け
られた電機子と、附勢された固定子による電機子を軸方
向に移動させる力により当該電機子を回転させる回転案
内機構と、回転シャフトと電機子とを、相対的に軸方向
に移動可能で回転方向に係合する連結機構とを有してな
ることを特徴とする。

【００１８】

【作用】ケース内に設けられたコイルに通電すると、電
機子には、附勢された固定子による吸引力が作用し、当
該電機子は、固定子に吸引されて軸方向に沿って移動す
ると共に、案内機構によって、当該軸を中心に一定の角
度回転する。ここで、電機子と回転シャフトとは、この
両者を相対的に軸方向に移動可能で回転方向に係合する
連結機構を介して連結されているので、電機子による軸
方向の移動動作および回転動作のうち、軸方向の移動動
作は、前記連結機構によって吸収されて回転シャフトに
伝達されず、回転動作のみが回転シャフトに伝達され
る。従って、回転シャフトは、ケースに対して軸方向に
移動することがなく、このような構成のロータリーソレ
ノイドによれば、回転出力のみを取り出すことができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。図５は、本発明のロータリーソレノイドの一
例を示す説明用断面図である。図５において、１０はケ
ース、２０はコイル、３０はコイル２０によって取り巻
かれる鉄心よりなる固定子、３５は軸受、４０は固定子
３０に軸受３５を介して回転自在に支持された回転シャ
フト、５０は回転シャフト４０の軸方向に移動自在でか
つ回転可能に設けられた電機子、６０は電機子５０を回
転させる回転案内機構、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、そ
れぞれ、回転案内機構６０を構成する固定案内板、可動
案内板、鋼球である。７０は渦巻きバネよりなる復帰バ
ネ、７１はバネ座、７２は回転シャフト４０に固定され
たカラー、７３は回転シャフト４０に固定されたＥリン
グであり、カラー７２とＥリング７３とによって、回転
シャフト４０の抜けが防止される。７４は電機子５０の
抜けを防止するために回転シャフト４０に固定されたＥ
リング、８０は回転シャフト４０に挿入されてその外周
方向に突出する連動ピンである。

【００２０】このロータリーソレノイドにおいて、コイ
ル２０に通電すると固定子３０が磁気的に附勢され、電
機子５０は、当該固定子３０に吸引されて軸方向に沿っ
て移動すると共に、案内機構６０によって、当該軸を中
心に一定の角度回転する。

【００２１】電機子５０に回転力を付与する案内機構６
０の構成は、図１に示したロータリーソレノイドにおけ
る案内機構６と同様の構成の立体カム機構である。電機
子５０が軸方向に沿って固定子３０側に移動する力によ
り、当該電機子５０に固定されている可動案内板６０Ｂ
は、傾斜案内路をころがる鋼球６０Ｃを介して、軸方向
に移動しながら回転する。これにより、電機子５０およ
び可動案内板６０Ｂは、一体的に、傾斜案内路によって
定まる角度だけ回転しながら固定子３０に近づく方向に
移動する。そして、固定子３０の附勢が解除されると、
電機子５０および可動案内板６０Ｂは、復帰バネ７０の
作用によって、附勢時とは逆方向に回転しながら固定子
３０から離れる方向に移動して元の位置に戻る。

【００２２】しかして、この実施例のロータリーソレノ
イドは、回転シャフト４０と、電機子５０との連結機構
に特徴を有するものである。

【００２３】図６は回転シャフト４０と電機子５０との
連結機構を示す断面図であり、（イ）は軸方向と垂直な
方向に沿って破断した横断面図、（ロ）は軸方向に沿っ
て破断した縦断面図である。

【００２４】図６において、５０Ｇは、電機子５０に形
成された軸方向に伸びる切欠溝であり、５１は切欠溝５
０Ｇを挟んで対向する作用面である。この切欠溝５０Ｇ
の幅Ｗは、軸方向において連動ピン８０が移動できるよ
うに、連動ピン８０の外径Ｄよりも僅かに大きく設定さ
れており、これにより、電機子５０と回転シャフト４０
とは、軸方向において相対的に移動可能となっている。
ここに、連動ピン８０の外径Ｄは、例えば１．５ｍｍ〜
４．０ｍｍ程度とされ、切欠溝５０Ｇの幅Ｗは例えば
（Ｄ＋０．０２）ｍｍ〜（Ｄ＋０．０８）ｍｍ程度とさ
れる。

【００２５】このような連結機構によれば、電機子５０
による軸方向の移動動作および回転動作のうち、軸方向
の移動動作は、連動ピン８０が切欠溝５０Ｇ内を相対的
に移動することによって吸収され、回転シャフト４０に
は伝達されない。一方、電機子５０が回転すると、その
作用面５１および連動ピン８０を介して回転シャフト４
０に回転力が伝達される。

【００２６】このように、電機子５０と回転シャフト４
０とが、相対的に軸方向に移動可能で回転方向に係合す
るよう連結されているので、回転シャフト４０は、ケー
ス１０に対して軸方向に移動することがない。従って、
この実施例のロータリーソレノイドによれば、回転出力
のみを取り出すことができる。

【００２７】＜製造例＞この実施例のロータリーソレノ
イドは、例えば以下のようにして製造することができ
る。 （１）一端が開放された円筒状のケース１０の他端側の
端面（固定案内板６０Ａとなる面）に電機子５０を挿入
できる大きさの開口を設ける。次いで、この他端側の端
面における開口の周囲に２個所乃至３箇所の傾斜溝を形
成する。なお、電機子５０を挿入できる大きさの開口お
よび傾斜溝が形成された円盤状の固定案内板を、両端が
開放された円筒状のケースの他端側に取り付けてケース
を構成してもよい。 （２）軸受３５が圧入された固定子３０をケース１０の
一端側から挿入して装着する。 （３）外周方向に突出する連動ピン８０が挿入された回
転シャフト４０を、軸受３５を介して固定子３０に挿通
する。次いで、ケース１０内に装着された固定子３０に
バネ座７１を取付け、回転シャフト４０を中心としてバ
ネ座７１内に復帰バネ７０を設け、カラー７２を介して
回転シャフト４０に固定する。 （４）ケース１０の他端側の端面に形成した傾斜溝に鋼
球６０Ｃを介挿する。次いで、可動案内板６０Ｂが固定
された電機子５０を、当該電機子５０に形成された切欠
溝５０Ｇ内に前記連動ピン８０が挿入されるよう、ケー
ス１０の他端側の端面に設けた開口から挿入して装着す
る。 （５）回転シャフト４０の他端側に、電機子５０の抜け
を防止するためのＥリング７４を図示しない調整ワッシ
ャー（０．０５〜０．５ｍｍ厚×１〜７枚）を介して固
定する。この調整ワッシャーは、電機子５０の軸方向の
ストロークを変化させて回転角度の微調整を行うもので
ある。一方、回転シャフト４０の軸受３５付近には、当
該回転シャフト４０が一端側に抜けることを防止するた
めのＥリング７３を固定する。

【００２８】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明のロータリーソレノイドはこれらに限定され
るものではなく、種々の変更が可能である。例えば、回
転シャフトと電機子との連結機構として、電機子に形成
された軸方向に伸びる溝（切欠溝５０Ｇ）と、これに挿
入される回転シャフトに設けられた突部（連動ピン８
０）との組合せに代えて、回転シャフトに形成された軸
方向に伸びる溝と、これに挿入される電機子に設けられ
た突部との組合せによる連結機構を採用してもよい。

【００２９】また、図７に示すように、回転シャフト４
５を共有する２つのソレノイドユニット（Ｕ，Ｕ' ）か
らなるタンデム型のロータリーソレノイドにおいて、共
通の回転シャフト４５と、各ソレノイドユニットにおけ
る電機子５０，５０' とを、相対的に軸方向に移動可能
で回転方向に係合するように連結してもよく、このよう
な構成によれば、回転シャフト４５を、軸方向へ移動す
ることなく正逆２方向に回転させることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明のロータリーソレノイドによれ
ば、電機子と回転シャフトとが、この両者を相対的に軸
方向に移動可能で回転方向に係合する連結機構を介して
連結されているので、電機子による回転動作のみが回転
シャフトに伝達され、回転シャフトが軸方向に移動する
ことがない。従って、本発明のロータリーソレノイドか
らは回転出力のみを取り出すことができる。

【００３１】本発明のロータリーソレノイドによれば、
回転シャフトが軸方向に移動することがないので、当該
回転シャフト（駆動軸）と機構側のシャフト（従動軸）
とを、特殊な連結手段を介在させることなく連結するこ
とができる。このため、ロータリーソレノイドを備えた
装置の構成を単純なものとすることができ、特に、郵便
物の仕分け装置など、多数のロータリーソレノイドを備
えた装置において大幅なコストダウンを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のロータリーソレノイドの構成を示す説明
用断面図である。

【図２】ロータリーソレノイドの回転シャフトに、切断
刃の軸を連結した状態を示す説明図である。

【図３】ロータリーソレノイドの回転シャフトに、シャ
ッターを開閉するためのクランク機構を連結した状態を
示す説明図である。

【図４】ロータリーソレノイドの回転シャフトと機構側
のシャフトとが、特殊な連結手段を介して連結されてい
る状態を示す説明図である。

【図５】本発明のロータリーソレノイドの一例を示す説
明用断面図である。

【図６】回転シャフトと電機子との連結機構を示す断面
図である。

【図７】本発明のロータリーソレノイドの他の例を示す
説明用断面図である。

【符号の説明】

１０ ケース ２０ コイル ３０ 固定子 ３５ 軸受 ４０ 回転シャフト ４５ 回転シャフト ５０ 電機子 ５０Ｇ 切欠溝 ５１ 作用面 ６０ 回転案内機構 ６０Ａ 固定案内板 ６０Ｂ 可動案内板 ６０Ｃ 鋼球 ７０ 復帰バネ ７１ バネ座 ７２ カラー ７３ Ｅリング ７４ Ｅリング ８０ 連動ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース（10) と、 ケース（10) 内に設けられたコイル（20) と、 このコイル（20) によって磁気的に附勢される固定子
   （30) と、 この固定子（30) に回転自在に支持された回転シャフト
   （40) と、 ケース（10) 内において、固定子（30) と前記回転シャ
   フト（40) の軸方向において対向し、当該軸方向に移動
   自在でかつ回転可能に設けられた電機子（50)と、 附勢された固定子（30) による電機子（50) を軸方向に
   移動させる力により当該電機子（50) を回転させる回転
   案内機構（60) と、 回転シャフト（40) と電機子（50) とを、相対的に軸方
   向に移動可能で回転方向に係合する連結機構とを有して
   なることを特徴とするロータリーソレノイド。