KR20180052554A - 리니어 액추에이터 - Google Patents

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KR20180052554A
KR20180052554A KR1020177034193A KR20177034193A KR20180052554A KR 20180052554 A KR20180052554 A KR 20180052554A KR 1020177034193 A KR1020177034193 A KR 1020177034193A KR 20177034193 A KR20177034193 A KR 20177034193A KR 20180052554 A KR20180052554 A KR 20180052554A
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movable
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KR1020177034193A
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다다시 다케다
히로시 기타하라
마사오 츠치하시
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니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
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Abstract

본원은, 가동체와 고정체 사이에 겔상 댐퍼 부재를 설치한 경우에도, 가동체를 적정하게 구동할 수 있는 리니어 액추에이터를 제공하는 것이다. 구체적으로는, 리니어 액추에이터(1)는, 고정체(2)와, 가동체(6)와, 고정체(2)에 대하여 가동체(6)를 직선적으로 구동시키는 자기 구동 기구(5)와, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 설치된 겔상 댐퍼 부재(9)를 갖고 있다. 겔상 댐퍼 부재(9)는, 고정체(2)에 있어서 자기 구동 기구(5)에 의한 구동 방향에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분(29)과, 가동체(6)에 있어서 구동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 제1 부분(29)에 대향하는 제2 부분(69) 사이에 유지되어 있다. 따라서, 가동체(6)가 구동되었을 때, 가동체(6)는 전단 변형된다.

Description

리니어 액추에이터
본 발명은 가동체를 축선 방향으로 구동하는 리니어 액추에이터에 관한 것이다.
휴대 전화기 등의 분야에서는, 착신 등을 진동에 의해 통지하는 디바이스가 사용되고 있으며, 이러한 디바이스로서는, 가동체를 스프링 부재를 통하여 고정체에 의해 지지된 리니어 액추에이터를 사용할 수 있다(특허문헌 1, 2 참조). 특허문헌 1, 2에 기재된 리니어 액추에이터에 있어서는, 가동체측에 설치된 자석과, 고정체측에 설치된 코일에 의해, 가동체를 축선 방향으로 구동한다. 그러나, 상기 리니어 액추에이터에서는, 스프링 부재에 기인하는 공진점 피크가 존재하고, 이러한 공진점 피크에서는, 가동체가 과도하게 변위되어 고정체와 충돌할 우려가 있다.
한편, 가동체의 공진 피크를 억제하기 위해서, 축선 방향에 있어서 고정체와 가동체 사이의 개소에 실리콘 겔(겔상 댐퍼 부재)을 배치하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 3).
일본 특허 공개 제2006-7161호 공보 일본 특허 공개 제2015-8573호 공보 일본 특허 공개 평11-44342호 공보
특허문헌 1, 2에 기재된 리니어 액추에이터에 있어서, 축선 방향으로 고정체와 가동체 사이의 개소에, 특허문헌 3에 기재된 실리콘 겔(겔상 댐퍼 부재)을 배치하면, 가동체가 축선 방향으로 이동함에 따라서, 겔상 댐퍼 부재가 신축된다. 이 경우, 댐퍼가 신축되는 과정에서 댐퍼가 가동체에 인가하는 힘의 크기가 크게 변화하므로, 가동체의 구동 특성에 있어서의 선형성이 손상되는 등, 가동체를 적정하게 구동할 수 없다는 문제점이 있다.
이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는, 가동체와 고정체 사이에 겔상 댐퍼 부재를 설치한 경우에도, 가동체를 적정하게 구동할 수 있는 리니어 액추에이터를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 리니어 액추에이터는, 고정체와, 가동체와, 상기 고정체에 대하여 상기 가동체를 직선적으로 구동시키는 자기 구동 기구와, 상기 고정체와 상기 가동체 사이에 설치된 겔상 댐퍼 부재를 갖고, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 고정체에 있어서 상기 자기 구동 기구에 의한 구동 방향에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분과, 상기 가동체에 있어서 상기 구동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 상기 제1 부분에 대향하는 제2 부분 사이에 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 고정체와 가동체 사이에 겔상 댐퍼 부재가 설치되어 있고, 이러한 겔상 댐퍼 부재는, 고정체에 있어서 구동 방향에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분과, 가동체에 있어서 구동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 제1 부분에 대향하는 제2 부분에 유지되어 있다. 이 때문에, 가동체가 구동 방향으로 이동했을 때, 겔상 댐퍼 부재는 전단 변형되고, 그의 복원력이 가동체에 인가된다. 여기서, 겔상 댐퍼 부재가 전단 변형되었을 때의 복원력은, 겔상 댐퍼 부재가 신축되었을 때의 복원력과 비교하여, 변형 정도에 의한 변화가 작다. 이 때문에, 가동체가 이동했을 때, 가동체가 겔상 댐퍼 부재로부터 받는 복원력의 크기의 변화가 작다. 따라서, 가동체와 고정체 사이에 겔상 댐퍼 부재를 설치한 경우에도, 가동체를 적정하게 구동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 가동체에 있어서 상기 구동 방향을 따라서 연장되는 중심 축선을 둘러싸도록 배치되어 있는 형태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 겔상 댐퍼 부재의 복원력을 가동체에 균등하게 인가할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 중심 축선 둘레의 둘레 방향으로 배치된 복수의 겔상 부재를 포함하는 형태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 겔상 댐퍼 부재를 고정체와 가동체 사이에 조립하는 것이 용이하다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 부분은, 상기 가동체에 있어서 상기 구동 방향에 대하여 직교하는 방향을 향한 외주면이며, 상기 고정체는, 상기 가동체의 상기 외주면에 대향하는 측판부를 구비하고, 상기 제1 부분은, 상기 측판부에 있어서 상기 가동체의 상기 외주면에 대향하는 내측의 면인 형태를 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가동체는, 상기 겔상 댐퍼 부재에 의해서만 상기 고정체에 상기 구동 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있는 형태를 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 스프링 부재를 사용한 경우와 달리, 스프링 부재에 기인하는 공진이 발생하지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 가동체와 상기 고정체 사이에 스프링 부재가 설치되고, 상기 가동체는, 상기 겔상 댐퍼 부재 및 상기 스프링 부재에 의해 상기 고정체에 상기 구동 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있는 형태를 채용해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 스프링 부재의 스프링력을 이용하여, 가동체의 구동을 행할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 자기 구동 기구는, 상기 가동체에 유지된 영구 자석과, 상기 고정체에 유지된 코일을 구비하고 있는 형태를 채용할 수 있다.
이 경우, 상기 영구 자석에서는, 상기 구동 방향에 있어서 N극과 S극이 인접해 있는 형태를 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 영구 자석에서는, 상기 구동 방향에 있어서 N극과 S극이 인접해 있는 제1 자석과, 상기 구동 방향에 있어서 인접한 위치에 설치되며, 상기 구동 방향에 있어서 N극과 S극이 인접해 있는 제2 자석을 구비하고, 상기 제1 자석 및 상기 제2 자석은, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이에 동일한 극을 향해 있는 형태를 채용해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 코일에 쇄교하는 자계의 밀도를 높일 수 있다.
이 경우, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석은, 코어판을 통하여 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 제1 자석과 제2 자석을 직접 접합하는 경우에 비해, 제1 자석과 제2 자석을 동극의 측에서 접합하는 것이 용이하다.
본 발명에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 예를 들어 실리콘 겔을 포함하는 형태를 채용할 수 있다.
본 발명에서는, 고정체와 가동체 사이에 겔상 댐퍼 부재가 설치되어 있고, 이러한 겔상 댐퍼 부재는, 고정체에 있어서 구동 방향에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분과, 가동체에 있어서 구동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 제1 부분에 대향하는 제2 부분 사이에 유지되어 있다. 이 때문에, 가동체가 구동 방향으로 이동했을 때, 겔상 댐퍼 부재는 전단 변형되고, 그의 복원력이 가동체에 인가된다. 여기서, 겔상 댐퍼 부재가 전단 변형되었을 때의 복원력은, 겔상 댐퍼 부재가 신축되었을 때의 복원력과 비교하여, 변형 정도에 의한 변화가 작다. 이 때문에, 가동체가 이동했을 때, 가동체가 겔상 댐퍼 부재로부터 받는 복원력의 크기의 변화가 작다. 따라서, 가동체와 고정체 사이에 겔상 댐퍼 부재를 설치한 경우에도, 가동체를 적정하게 구동할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터의 외관 등을 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터의 내부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 액추에이터의 외관 등을 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 액추에이터의 내부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 관한 리니어 액추에이터의 설명도이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 가동체(6)의 중심 축선을 축선(L)이라 하고, 이러한 축선(L)에 따른 방향으로 가동체(6)를 구동하는 경우를 설명한다. 따라서, 가동체(6)의 구동 방향은, 축선(L)에 따른 방향이다. 또한, 이하의 설명에서는, 축선(L)이 연장되는 방향(구동 방향)에 있어서, 케이스(3)가 개구되어 있는 측을 일방측(L1)이라 하고, 케이스(3)가 폐색되어 있는 측을 타방측(L2)이라 하여 설명한다.
[실시 형태 1]
(전체 구성)
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)의 외관 등을 나타내는 설명도이며, 도 1의 (a), (b)는, 리니어 액추에이터(1)를 일방측(L1)으로부터 본 사시도, 및 리니어 액추에이터(1)를 일방측(L1)으로부터 본 분해 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)의 내부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 형태의 리니어 액추에이터(1)는, 고정체(2)와, 가동체(6)와, 고정체(2)에 대하여 가동체(6)를 축선(L)을 따라 직선적으로 구동시키는 자기 구동 기구(5)를 갖고 있다. 자기 구동 기구(5)는, 가동체(6)에 유지된 영구 자석(53)과, 고정체(2)에 유지된 코일(55)을 구비하고 있다. 도시를 생략하지만, 코일(55)의 단부는 플렉시블 배선 기판 등의 배선 부재에 접속되어 있고, 외부로부터 플렉시블 배선 기판 등을 통하여 코일(55)에 급전이 행해진다.
리니어 액추에이터(1)는, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 설치된 겔상 댐퍼 부재(9)를 갖고 있다. 본 형태에 있어서, 리니어 액추에이터(1)에서는, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 스프링 부재 등이 설치되어 있지 않고, 가동체(6)는 겔상 댐퍼 부재(9)만을 통하여 축선(L) 방향으로 이동 가능하게 고정체(2)에 지지되어 있다.
(고정체(2)의 구성)
고정체(2)는, 통 형상의 케이스(3)와, 케이스(3)의 축선(L) 방향의 타방측(L2) 개구를 막는 저판부(41)를 구비한 홀더(4)를 갖고 있다. 케이스(3)는 원통상이며, 홀더(4)의 저판부(41)는 원형이다. 케이스(3)는, 축선(L) 방향의 일방측(L1)에 위치하는 원형의 단판부(31)와, 단판부(31)의 외측 테두리로부터 축선(L) 방향의 타방측(L2)을 향해 연장되는 원통상 측판부(32)를 갖고 있으며, 단판부(31)에 있어서 축선(L)이 통과하는 부분은 원형의 개구부(310)로 되어 있다.
홀더(4)는, 저판부(41)의 중앙으로부터 축선(L) 방향의 일방측(L1)으로 돌출된 원통부(42)를 갖고 있으며, 원통부(42)의 근원 부분에는, 서로 대향하는 2개소에 개구부(420)가 형성되어 있다. 저판부(41)의 축선(L) 방향의 일방측(L1)의 면에는, 개구부(420)를 통과해 원통부(42)의 외측측까지 연장된 오목부(410)가 형성되어 있다. 원통부(42)의 외경은, 케이스(3)의 측판부(32)의 내경보다 작다. 이 때문에, 원통부(42)는, 케이스(3)의 측판부(32)보다 직경 방향 내측에 위치한다. 이렇게 구성된 홀더(4)는, 저판부(41)가 케이스(3)의 측판부(32)에 고정되어 있다.
(가동체(6)의 구성)
가동체(6)는, 축선(L) 방향의 일방측(L1)에 위치하는 원형의 단판부(61)와, 단판부(61)의 외측 테두리로부터 축선(L) 방향의 타방측(L2)을 향해 연장되는 원통상의 동체부(62)를 갖고 있다. 동체부(62)의 외경은 케이스(3)의 측판부(32)의 내경보다 작다. 이 때문에, 동체부(62)는 케이스(3)의 측판부(32)보다 직경 방향 내측에 위치한다. 또한, 동체부(62)의 외경은 케이스(3)의 개구부(310)의 내경보다 작다. 이 때문에, 가동체(6)는 축선(L) 방향으로 이동해도 케이스(3)와 간섭하지 않는다. 또한, 동체부(62)의 외경은, 홀더(4)의 원통부(42)의 외경보다 크다. 이 때문에, 동체부(62)는 홀더(4)의 원통부(42)보다 직경 방향 외측에 위치한다.
(자기 구동 기구(5)의 구성)
자기 구동 기구(5)에 있어서, 영구 자석(53)은, 가동체(6)의 동체부(62)의 내측에서 단판부(61)의 축선(L) 방향의 타방측(L2)의 면에 접착 등의 방법으로 고정되어 있다. 영구 자석(53)은 원주상이며, 축선(L) 방향(구동 방향)에 있어서 N극과 S극이 인접하게 착자되어 있다. 영구 자석(53)의 축선(L) 방향의 타방측(L2)의 면에는, 원판상의 코어판(56)이 접착 등의 방법으로 접합되어 있다. 가동체(6)는 자성 금속을 포함하고, 요크로서 기능한다.
코일(55)은, 홀더(4)의 원통부(42)의 외주면 중, 저판부(41)의 측(근원측)의 둘레에 유지되어 있으며, 가동체(6)의 동체부(62)의 내측에서, 코어판(56)에 직경 방향 외측에서 대향하고 있다. 또한, 가동체(6)의 동체부(62)의 단부(625)는, 코일(55)에 대하여 코어판(56)과는 반대측에 위치한다. 이 때문에, 가동체(6)의 동체부(62)의 단부(625)는, 코일(55)을 사이에 두고 코어판(56)과 대향하고 있다.
이러한 코일(55)에 대해서는, 원통상으로 권회한 후, 원통부(42)의 외주면에 고정시킨 구성을 채용할 수 있음과 함께, 원통부(42)의 외주면에 코일선을 권회한 구성을 채용할 수도 있다.
(겔상 댐퍼 부재(9)의 구성)
겔상 댐퍼 부재(9)는, 고정체(2)에 있어서 자기 구동 기구(5)에 의한 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분(29)과, 가동체(6)에 있어서 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향으로 제1 부분(29)에 대향하는 제2 부분(69) 사이에 유지되어 있다. 본 형태에 있어서, 제2 부분(69)은, 가동체(6)의 동체부(62)에 있어서 직경 방향 외측을 향하는 외주면(620)이다. 제1 부분(29)은, 고정체(2)에 사용한 케이스(3)의 측판부(32)에 있어서 직경 방향 내측을 향하는 내주면(320)(측판부(32)에 있어서 가동체(6)의 외주면(620)에 대향하는 내측의 면)이다. 즉, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 한쪽 면(91)(외측의 면)이 케이스(3)의 측판부(32)의 내주면(320)에 접합되고, 한쪽 면(91)과는 반대측에 위치하는 다른쪽 면(92)(내측의 면)이 가동체(6)의 외주면(620)에 접합되어 있다. 겔상 댐퍼 부재(9)의 한쪽 면(91)과 케이스(3)의 측판부(32)의 내주면(320)을 접합시킬 때에는 접착 등의 방법이 채용되고, 겔상 댐퍼 부재(9)의 다른쪽 면(92)과 가동체(6)의 외주면(620)을 접합시킬 때에는 접착 등의 방법이 채용된다.
여기서, 겔상 댐퍼 부재(9)는 축선(L)(가동체(6)의 중심 축선)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 축선(L) 둘레의 둘레 방향으로 배치된 복수의 겔상 부재, 예를 들어 2개의 겔상 부재(9a, 9b)를 포함한다. 겔상 부재(9a, 9b)는, 각각, 케이스(3)의 측판부(32)의 내주면(320) 및 가동체(6)의 외주면(620)을 따르도록 약 90°의 원호각에 걸쳐 원호상으로 만곡된 판상 부재이다.
본 형태에 있어서, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 침입도가 90도에서 110도인 실리콘 겔을 포함한다. 침입도란, JIS-K-2207이나 JIS-K-2220에 규정되어 있는 바와 같이, 25℃에서 9.38g의 총 하중을 가한 1/4 콘의 바늘이 5초간에 들어가는 깊이를 1/10mm 단위로 나타낸 값이며, 이 값이 작을수록 단단한 것을 의미한다.
(본 형태의 동작 및 주된 효과)
본 형태의 리니어 액추에이터(1)에 있어서, 코일(55)로의 통전을 휴지하고 있는 기간, 가동체(6)는, 가동체(6)의 질량과 겔상 댐퍼 부재(9)의 형상 유지력이 균형을 이룬 원점 위치에 있다. 이 상태에서, 코일(55)에 정현파나 반전 펄스 등을 공급하면, 가동체(6)는 자기 구동 기구(5)에 의해 추진력을 받아, 겔상 댐퍼 부재(9)의 형상 유지력에 저항하여, 화살표 F1로 나타낸 바와 같이, 축선(L) 방향의 일방측(L1)으로 이동한다. 그 결과, 겔상 댐퍼 부재(9)는 전단 변형된다. 그 때의 가동체(6)의 이동량은, 코일(55)에 공급되는 전류값과, 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력에 의해 규정된다. 그리고, 코일(55)로의 통전을 정지시키면, 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력에 의해, 가동체(6)가 원점 위치로 복귀된다.
이어서, 코일(55)에 역극성의 정현파나 반전 펄스 등을 공급하면, 가동체(6)는 자기 구동 기구(5)에 의해 추진력을 받아, 겔상 댐퍼 부재(9)의 형상 유지력에 저항하여, 화살표 F2로 나타낸 바와 같이, 축선(L) 방향의 타방측(L2)으로 이동한다. 그 결과, 겔상 댐퍼 부재(9)는 전단 변형된다. 그 때의 가동체(6)의 이동량은, 코일(55)에 공급되는 전류값과, 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력에 의해 규정된다. 그리고, 코일(55)로의 통전을 정지시키면, 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력에 의해, 가동체(6)가 원점 위치로 복귀된다.
이러한 구동을 반복하면, 가동체(6)가 축선(L) 방향으로 진동한다. 그 때의 진동 주파수는, 코일(55)에 공급되는 전류의 주파수에 의해 규정된다. 이 때문에, 진동의 강약이나 주파수가 가변이다. 또한, 코일(55)에 공급하는 신호의 극성을 연속적으로 전환하여, 가동체(6)를 축선(L) 방향으로 진동시켜도 되고, 이 경우에도, 가동체(6)의 이동량은, 코일(55)에 공급되는 전류값과, 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력에 의해 규정된다.
여기서, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 고정체(2)에 있어서 자기 구동 기구(5)에 의한 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분(29)과, 가동체(6)에 있어서 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향으로 제1 부분(29)에 대향하는 제2 부분(69) 사이에 유지되어 있다. 이 때문에, 가동체(6)를 구동했을 때, 겔상 댐퍼 부재(9)는 전단 변형되고, 그의 복원력이 가동체(6)에 인가된다. 이에 비해, 고정체(2) 및 가동체(6)에 있어서 구동 방향으로 대향하는 부분 사이에 겔상 댐퍼 부재(9)를 배치하면, 가동체(6)를 구동했을 때, 겔상 댐퍼 부재(9)는 신축된다. 여기서, 겔상 댐퍼 부재(9)가 전단 변형되었을 때의 복원력은, 겔상 댐퍼 부재(9)가 신축되었을 때의 복원력과 비교하여, 변형 정도에 의한 변화가 작다. 이 때문에, 가동체(6)가 이동했을 때, 가동체(6)가 겔상 댐퍼 부재로부터 받는 복원력의 크기의 변화가 작다. 따라서, 가동체(6)와 고정체(2) 사이에 겔상 댐퍼 부재(9)를 설치한 경우에도, 가동체(6)를 적정하게 구동할 수 있다.
또한, 겔상 댐퍼 부재(9)는 축선(L)(가동체(6)의 중심 축선)을 둘러싸도록 배치되어 있기 때문에, 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력을 가동체(6)에 균등하게 인가할 수 있다. 따라서, 가동체(6)가 기울기 어렵다. 또한, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 축선(L) 둘레의 둘레 방향으로 배치된 복수의 겔상 부재(9a, 9b)를 포함하기 때문에, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 겔상 댐퍼 부재(9)를 설치하는 것이 용이하다.
또한, 가동체(6)는, 겔상 댐퍼 부재(9)만에 의해 고정체(2)에 축선(L) 방향(구동 방향)으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 이 때문에, 스프링 부재를 사용한 경우와 달리, 스프링 부재에 기인하는 공진이 발생하지 않는다.
또한, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 가동체(6)의 이동에 추종하여 변형되면서 가동체(6)의 진동을 흡수한다. 이 때문에, 가동체(6)의 불필요한 진동을 억제할 수 있다. 또한, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 침입도가 90도부터 110도이다. 이 때문에, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 댐퍼 기능을 발휘하기에 충분한 탄성을 가짐과 함께, 겔상 댐퍼 부재(9)가 파단되어 비산되는 사태가 발생하기 어렵다. 또한, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 가동체(6) 및 고정체(2)의 양쪽에 접착 고정되어 있기 때문에, 가동체(6)의 이동에 따라 겔상 댐퍼 부재(9)가 이동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 가동체(6)에는 원주상의 영구 자석(53)이 하나 설치되고, 고정체(2)에서는, 영구 자석(53)을 직경 방향 외측에서 둘러싸는 홀더(4)의 원통부(42)에 코일(55)이 권회되어 있다. 이 때문에, 영구 자석(53) 및 코일(55)을 대직경화할 수 있다. 또한, 영구 자석(53)의 축선(L) 방향의 양측에는, 코어판(56) 및 가동체(6)의 단판부(61)(요크)가 설치되고, 가동체(6)의 동체부(62)의 단부(625)는, 코일(55)을 사이에 두고 코어판(56)과 대향하고 있다. 이 때문에, 코일(55)에 쇄교하는 자속 밀도가 높으므로, 영구 자석(53)이 하나라고 하는 간소한 구성이라도, 가동체(6)에 큰 추력을 부여할 수 있다.
[실시 형태 2]
도 3은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 액추에이터(1)의 외관 등을 나타내는 설명도이며, 도 3의 (a), (b)는, 리니어 액추에이터(1)를 일방측(L1)으로부터 본 사시도, 및 리니어 액추에이터(1)를 일방측(L1)으로부터 본 분해 사시도이다. 도 4는, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 리니어 액추에이터(1)의 내부 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 실시 형태 1과 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그들의 상세한 설명을 생략한다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 형태의 리니어 액추에이터(1)도, 실시 형태 1과 동일하게, 고정체(2)와, 가동체(6)와, 고정체(2)에 대하여 가동체(6)를 축선(L)을 따라서 직선적으로 구동시키는 자기 구동 기구(5)를 갖고 있다. 자기 구동 기구(5)는, 가동체(6)에 유지된 영구 자석(53)과, 고정체(2)에 유지된 코일(55)을 구비하고 있다.
리니어 액추에이터(1)는, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 겔상 댐퍼 부재(9)가 설치되어 있다. 본 형태에 있어서, 리니어 액추에이터(1)에서는, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 스프링 부재 등이 설치되어 있지 않고, 가동체(6)는, 겔상 댐퍼 부재(9)만을 통하여 축선(L) 방향으로 이동 가능하게 고정체(2)에 지지되어 있다. 겔상 댐퍼 부재(9)는, 고정체(2)에 있어서 자기 구동 기구(5)에 의한 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분(29)과, 가동체(6)에 있어서 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향으로 제1 부분(29)에 대향하는 제2 부분(69) 사이에 유지되어 있다. 본 형태에 있어서, 제2 부분(69)은, 가동체(6)의 동체부(62)에 있어서 직경 방향 외측을 향하는 외주면(620이며, 제1 부분(29)은, 고정체(2)에 사용한 케이스(3)의 측판부(32)에 있어서 직경 방향 내측을 향하는 내주면(320)(측판부(32)에 있어서 가동체(6)의 외주면(620)에 대향하는 내측의 면)이다.
(자기 구동 기구(5)의 구성)
자기 구동 기구(5)에 있어서, 영구 자석(53)은, 가동체(6)의 동체부(62)의 내측에서 단판부(61)의 축선(L) 방향의 타방측(L2)의 면에 접착 등의 방법으로 고정되어 있다. 영구 자석(53)은 원주상이며, 축선(L) 방향(구동 방향)에 있어서 N극과 S극이 인접하게 구성되어 있다.
본 형태에 있어서, 영구 자석(53)에서는, 축선(L) 방향(구동 방향)에 있어서 N극과 S극이 인접해 있는 제1 자석(531)과, 축선(L) 방향(구동 방향)의 일방측(L1)에 있어서 인접한 위치에 설치된 제2 자석(532)을 갖고 있으며, 제2 자석(532)에서도, 제1 자석(531)과 동일하게, 축선(L) 방향(구동 방향)에 있어서 N극과 S극이 인접해 있다. 본 형태에 있어서, 제1 자석(531) 및 제2 자석(532)은, 제1 자석(531)과 제2 자석(532) 사이에 동일한 극을 향해 있다. 또한, 제1 자석(531)과 제2 자석(532)은, 접착 등의 방법에 의해 원형의 코어판(535)을 통하여 접합되어 있다.
이렇게 구성된 영구 자석(53)의 축선(L) 방향의 타방측(L2)의 면에는, 코어판(57)이 접착 등의 방법으로 접합되어 있다. 여기서, 코어판(57)은, 홀더(4)의 저판부(41)에 형성된 오목부(410)과 대략 동일한 형상을 갖고 있으며, 코어판(57)의 평면 사이즈는, 홀더(4)의 저판부(41)에 형성된 오목부(410)의 평면 사이즈보다 작다.
코일(55)은, 홀더(4)의 원통부(42)의 외주면 중, 축선(L) 방향의 일방측(L1)의 단부의 둘레에 유지되어 있으며, 가동체(6)의 동체부(62)의 내측에서, 코어판(535)에 직경 방향 외측에서 대향하고 있다. 또한, 가동체(6)의 동체부(62)는, 코일(55)에 대하여 코어판(535)과는 반대측에 위치한다. 이 때문에, 가동체(6)의 동체부(62)는, 코일(55)을 사이에 두고 코어판(56)과 대향하고 있다.
본 형태의 리니어 액추에이터(1)에 있어서도, 실시 형태 1과 동일하게, 코일(55)에 정현파나 반전 펄스 등을 공급하면, 가동체(6)는, 자기 구동 기구(5)에 의해 추진력을 받아, 겔상 댐퍼 부재(9)의 형상 유지력에 저항하여, 축선(L) 방향으로 진동한다. 그 사이에, 겔상 댐퍼 부재(9)는 전단 변형된다. 또한, 가동체(6)의 이동량은, 코일(55)에 공급되는 전류값과, 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력에 의해 규정된다.
여기서, 겔상 댐퍼 부재(9)는, 고정체(2)에 있어서 자기 구동 기구(5)에 의한 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분(29)과, 가동체(6)에 있어서 구동 방향(축선(L) 방향)에 대하여 직교하는 방향으로 제1 부분(29)에 대향하는 제2 부분(69) 사이에 유지되어 있다. 이 때문에, 가동체(6)를 구동했을 때, 겔상 댐퍼 부재(9)는 전단 변형되고, 그의 복원력이 가동체(6)에 인가된다. 그 때, 겔상 댐퍼 부재(9)가 전단 변형되었을 때의 복원력은, 변형 정도에 의한 변화가 작다. 이 때문에, 가동체(6)가 이동했을 때, 가동체(6)가 겔상 댐퍼 부재로부터 받는 복원력의 크기의 변화가 작다. 따라서, 가동체(6)와 고정체(2) 사이에 겔상 댐퍼 부재(9)를 설치한 경우에도, 가동체(6)를 적정하게 구동할 수 있는 등, 실시 형태 1과 동일한 효과를 발휘한다.
또한, 영구 자석(53)에서는, 제1 자석(531) 및 제2 자석(532)은, 제1 자석(531)과 제2 자석(532) 사이에 동일한 극을 향해 있기 때문에, 제1 자석(531) 및 제2 자석(532) 사이(코어판(535))로부터 발생하는 자계의 밀도가 높다. 따라서, 코일(55)에 쇄교하는 자계의 밀도를 높일 수 있으므로, 자기 구동 기구(5)는 큰 추력을 발생시킬 수 있다. 또한, 제1 자석(531)과 제2 자석(532)은, 코어판(535)을 통하여 접합되어 있기 때문에, 제1 자석(531)과 제2 자석(532)을 직접 접합하는 경우에 비해, 제1 자석(531)과 제2 자석(532)을 동극의 측에서 접합하는 것이 용이하다.
[실시 형태 3]
도 5는, 본 발명의 실시 형태 3에 관한 리니어 액추에이터(1)의 설명도이며, 도 5의 (a), (b)는, 스프링 부재(8)를 일방측(L1)으로부터 본 사시도, 및 리니어 액추에이터(1)의 내부 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 실시 형태 1, 2와 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그들의 상세한 설명을 생략한다.
실시 형태 1, 2에서는, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 스프링 부재 등이 설치되어 있지 않고, 가동체(6)는, 겔상 댐퍼 부재(9)만을 통하여 축선(L) 방향으로 이동 가능하게 고정체(2)에 지지되어 있다. 이에 비해, 본 형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 스프링 부재(8)가 설치되어 있고, 가동체(6)는, 스프링 부재(8) 및 겔상 댐퍼 부재(9)를 통하여 축선(L) 방향으로 이동 가능하게 고정체(2)에 지지되어 있다.
스프링 부재(8)는, 고정체(2)(홀더(4))에 연결된 고정체측 연결부(81)와, 가동체(6)에 연결된 가동체측 연결부(82)와, 고정체측 연결부(81)와 가동체측 연결부(82)에 접속된 복수개의 아암부(83)를 구비한 판상 스프링 부재이다. 고정체측 연결부(81)는 원환상이며, 가동체측 연결부(82) 및 아암부(83)보다 직경 방향 내측에 위치한다. 가동체측 연결부(82)는 둘레 방향으로 3개로 분할되어 있고, 3개의 가동체측 연결부(82)의 각각으로부터 아암부(83)가 둘레 방향으로 연장되어 있다.
고정체측 연결부(81)에는, 예를 들어 구멍(819)이 형성되고, 홀더(4)의 원통부(42)에는 돌기(425)가 형성되어 있고, 구멍(819)에 돌기(425)가 꼭 맞은 상태에서, 고정체측 연결부(81)와 원통부(42)가 접착이나 용접 등의 방법에 의해 연결되어 있다. 3개의 가동체측 연결부(82)는 모두, 가동체(6)의 동체부(62)의 단부(625)에 접착이나 용접 등의 방법에 의해 연결되어 있다.
본 형태의 리니어 액추에이터(1)에 있어서는, 코일(55)에 정현파나 반전 펄스 등을 공급하면, 가동체(6)는 자기 구동 기구(5)에 의해 추진력을 받아, 스프링 부재(8)의 스프링력 및 겔상 댐퍼 부재(9)의 형상 유지력에 저항하여, 축선(L) 방향으로 진동한다. 그 사이에, 겔상 댐퍼 부재(9)는 전단 변형되고, 스프링 부재(8)의 아암부(83)는 축선(L) 방향으로 변형된다. 또한, 가동체(6)의 이동량은, 코일(55)에 공급되는 전류값과, 스프링 부재(8)의 스프링력 및 겔상 댐퍼 부재(9)의 복원력에 의해 규정된다.
이러한 구성의 경우, 가동체(6)가 진동했을 때에 가동체(6)의 질량과 스프링 부재(8)의 스프링 상수에 대응하는 주파수에서 공진하는 경우가 있다. 그런데 본 형태에서는, 고정체(2)와 가동체(6) 사이에 겔상 댐퍼 부재(9)가 설치되어 있고, 겔상 댐퍼 부재(9)는 가동체(6)의 이동에 추종하여 변형되면서 가동체(6)의 진동을 흡수한다. 이 때문에, 가동체(6)의 공진을 억제할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 실시 형태 2에 관한 리니어 액추에이터(1)에 스프링 부재(8)를 설치했지만, 실시 형태 1에 관한 리니어 액추에이터(1)에 스프링 부재(8)를 설치해도 된다.
[기타 실시 형태]
상기 실시 형태에서는, 겔상 댐퍼 부재(9)를 접착 등의 방법에 의해 고정체(2) 및 가동체(6)에 고정했지만, 겔상 댐퍼 부재(9)를 형성하기 위한 전구체를 설치한 후, 전구체를 겔화시켜, 겔상 댐퍼 부재(9) 자체의 접착력에 의해, 겔상 댐퍼 부재(9)를 고정체(2) 및 가동체(6)에 고정해도 된다. 상기 실시 형태에서는, 축선(L) 둘레의 둘레 방향으로 배치된 2개의 겔상 부재(9a, 9b)에 의해 겔상 댐퍼 부재(9)를 구성했지만, 3개 이상의 겔상 부재에 의해 겔상 댐퍼 부재(9)를 구성해도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 축선(L) 둘레의 둘레 방향으로 배치된 복수의 겔상 부재(9a, 9b)에 의해 겔상 댐퍼 부재(9)를 구성했지만, 둘레 방향으로 연결된 원환상 또는 원통상의 겔상 부재에 의해, 겔상 댐퍼 부재(9)를 구성해도 된다. 상기 실시 형태에서는, 겔상 댐퍼 부재(9)가 원형으로 배치되어 있지만, 각형으로 배치되어 있어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 고정체(2)에 코일(55)이 유지되고, 가동체(6)에 영구 자석(53)이 유지되어 있지만, 고정체(2)에 영구 자석(53)이 유지되고, 가동체(6)에 코일(55)이 유지되어 있어도 된다.
1··리니어 액추에이터, 2··고정체, 3··케이스, 4··홀더, 5··자기 구동 기구, 6··가동체, 8··스프링 부재, 9··겔상 댐퍼 부재, 9a, 9b··겔상 부재, 29··제1 부분, 32··측판부, 42··원통부, 53··영구 자석, 320··측판부의 내주면(제1 부분), 55··코일, 62··동체부, 69··제2 부분, 81··고정체측 연결부, 82··가동체측 연결부, 83··아암부, 91··한쪽 면, 92··다른 쪽 면, 531··제1 자석, 532··제2 자석, 535··코어판, 620··동체부의 외주면(제2 부분), L··축선, L1··일방측, L2··타방측

Claims (11)

  1. 고정체와,
    가동체와,
    상기 고정체에 대하여 상기 가동체를 직선적으로 구동시키는 자기 구동 기구와,
    상기 고정체와 상기 가동체 사이에 설치된 겔상 댐퍼 부재
    를 갖고,
    상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 고정체에 있어서 상기 자기 구동 기구에 의한 구동 방향에 대하여 직교하는 방향을 향하는 제1 부분과, 상기 가동체에 있어서 상기 구동 방향에 대하여 직교하는 방향으로 상기 제1 부분에 대향하는 제2 부분의 사이에 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 가동체에 있어서 상기 구동 방향을 따라서 연장되는 중심 축선을 둘러싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는, 상기 중심 축선 둘레의 둘레 방향으로 배치된 복수의 겔상 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 부분은, 상기 가동체에 있어서 상기 구동 방향에 대하여 직교하는 방향을 향한 외주면이며,
    상기 고정체는, 상기 가동체의 상기 외주면에 대향하는 측판부를 구비하고,
    상기 제1 부분은, 상기 측판부에 있어서 상기 가동체의 상기 외주면에 대향하는 내측의 면인 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동체는, 상기 겔상 댐퍼 부재만에 의해 상기 고정체에 상기 구동 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동체와 상기 고정체의 사이에 스프링 부재가 설치되고,
    상기 가동체는, 상기 겔상 댐퍼 부재 및 상기 스프링 부재에 의해 상기 고정체에 상기 구동 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기 구동 기구는, 상기 가동체에 유지된 영구 자석과, 상기 고정체에 유지된 코일을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 영구 자석에서는, 상기 구동 방향에 있어서 N극과 S극이 인접해 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 영구 자석에서는, 상기 구동 방향에 있어서 N극과 S극이 인접해 있는 제1 자석과, 상기 구동 방향에 있어서 인접한 위치에 설치되며, 상기 구동 방향에 있어서 N극과 S극이 인접해 있는 제2 자석을 구비하고,
    상기 제1 자석 및 상기 제2 자석은, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석의 사이에 동일한 극을 향해 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석은 코어판을 개재하여 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 겔상 댐퍼 부재는 실리콘 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
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