TW200417699A - Magnetic damper and actuator having magnetic damper - Google Patents

Description

200417699 ⑴ 欢、發明說明 【發明所屬之技術領域] 本發明是關於將磁力作爲制動力的磁性式緩衝器、以 及具備該緩衝器的致動器。 【先前技術】 例如’ s要使致動器的輸出用軸部在衝程端停止時， 一般來說是使安裝於該軸部一起移動的作動器抵接於緩衝 器。在這種情況’爲了緩和衝撞時的衝擊，使用了各種的 緩衝器。 作爲這種緩衝器，習知的構造是利用彈簧或橡膠等的 彈性來作爲制動力。可是這種緩衝器，當作動器衝撞時會 壓縮上述彈簧或橡膠，藉由其反彈力會讓上述作動器大幅 度地彈跳，在靜止之前會反覆振動。因此，上述軸部在衝 程端停止之前要很多時間，可能會對致動器的精密驅動及 控制造成妨礙。當作動器衝撞時由於上述的彈簧或橡膠等 會彈性變形，在反覆衝撞的期間，這些彈簧或橡膠等會受 損，會有容易讓彈性降低的問題，耐久性較小。 【發明內容】 〔發明欲解決的課題〕 本發明的技術課題，將用來緩衝性地停止致動器的作 動器的緩衝器作成：減少上述作動器衝突時的彈跳’以縮 短直到該作動器停止所經過的時間，並且不容易因爲該作 -5- (2) (2)200417699 動器的衝撞而受到損傷，可提高其使用性及耐久性。 〔用來解決課題的手段〕 爲了解決上述課題，藉由本發明，提供一種磁性式緩 衝器’是具有：用來承受致動器的作動器的可動的制動板 以及箱由_力來吸引該制動板的固定器，是將作用於該 固疋器與上述制動板之間的磁性吸力作爲用來使上述作動 器停止的制動力。 在具有上述構造的磁性式緩衝器，當移動的作動器在 衝程端衝撞到制動板時，該制動板會朝向偏離固定器的方 向位移，而在該制動板與固定器之間會有磁性吸力產生作 用’所以該磁性吸力會成爲制動力而吸收作動器的運動能 量’讓該作動器緩衝性地停止在該衝程端。此時，藉由讓 上述制動板的質量增大某程度，最好是儘可能使其接近作 動器的質量，則藉由該制動板的位移與上述磁性吸力的共 同作用就可確實且有效地吸收該作動器衝撞時的衝撞能量 〇 一旦從固定器離開的上述制動板，會藉由其間的磁性 吸力被吸回而吸附於固定器，與作動器一起停止在其位置 〇 這種磁性式緩衝器，由於是將制動板與固定器之間的 磁性吸力當作制動力，所以與利用彈簧或橡膠等的彈力的 傳統的緩衝器相比，作動器的彈跳較少’可以在短時間內 使該作動器更快停止。即使該作動器反覆衝撞制動板’也 -6- (3) (3)200417699 不會因爲磁性降低而讓制動力降低，其耐久性較佳。 在本發明中，是作成讓上述作動器與制動板可藉由磁 力而相互吸附。藉此，可抑制作動器與制動板之間的彈跳 ，而使作動器在更短時間內停止。 在本發明中，在上述制動板上的與作動器的抵接面配 置緩衝構件。藉此，當作動器衝撞到制動板時可緩和衝擊 且防止產生衝擊聲音。 藉由本發明，提供了一種致動器，具有上述的磁性式 緩衝器，以該磁性式緩衝器，使得與輸出構件一起移動的 作動器緩衝性地停止於衝程端。 在本發明中，上述致動器，是具有：具備相對的一對 極齒部的筒狀的軛部、捲繞於該軛部的激磁線圈、朝向軸 線方向可動地配置於上述軛部的中空部內，具有在徑向方 向磁化N極與S極的圓筒狀的永久磁鐵的作動器、以及 連結於該作動器的輸出用的軸部。 藉由本發明的具體例子，上述制動板是作成環狀’是 配設成吸附於上述軛部的側面，讓上述軸部貫穿於該制動 板。 【實施方式】 第1圖是顯示本發明的磁性式緩衝器的原理構造’該 磁性式緩衝器，是具有：用來支承致動器的作動器1的可 動的制動板2、以及藉由磁力來吸引該制動板2的固定器 3，是將作用於該固定器3與上述制動板2之間的磁性吸 -7- (4) (4)200417699 力當作用來使上述作動器1停止的制動力。 上述固定器3，是以永久磁鐵或電磁鐵等所形成，在 內部具有空間，上述作動器1是移動於該空間內。 上述制動板2，是以鐵或鎳、磁性橡膠等的磁性材料 (包含永久磁鐵）形成爲圓形或矩形等的所需要的形狀，是 被收容在上述固定器3的內部空間的端部所形成的制動室 4 a內’以磁力吸附在固定器3的側面。上述制動室4 a， 是形成在結合於上述固定器3的側面的非磁性體的外殻構 件4的內部，具有能讓上述制動板2從固定器3離開某程 度的距離d的寬度。該制動板2所能夠移動的距離d，是 設定在其與固定器3之間磁性吸力所作用的範圍內。換言 之’即使上述制動板2從固定器3離開距離d，在該制動 板2還是作用有來自於固定器3的足夠大的磁性吸力，以 該磁性吸力能使該制動板2再被吸附於固定器3使其回復 到原來位置。 上述制動板2的表背兩面，也就是在作動器1所抵接 的第一面部、與在抵接於上述制動室4 a的內側壁部的相 反側的第二面部，是藉由黏接等的手段安裝有由橡膠或海 綿體等的彈性構件所構成的緩衝構件5、6。這些緩衝構 件5、6，能夠緩和制動板2與作動器1的衝撞、以及制 動板2與制動室4a的內壁部衝撞時所產生的衝擊，並且 能防止衝撞聲音的產生。 在圖示的例子中，是在上述制動板2的第一面部全體 安裝有緩衝構件，是經由該緩衝構件5將該制動板2吸附 -8- (5) (5)200417699 在固定器3，可是在該第一面部的靠近外周的部分，也就 是接觸於固定器3的部分，也可以將上述緩衝構件5去除 ，讓制動板2直接接觸吸附於固定器3。 具有上述構造的磁性式緩衝器，當藉由訊號操作等方 式移動的作動器1在衝程端衝撞到制動板2時，該制動板 2會朝向偏離固定器3的方向位移，由於在該制動板2與 固定器3之間會有磁性吸力產生作用，該磁性吸力會成爲 制動力而吸收作動器1的運動能量，該作動器1會緩衝性 地在衝程端停止。此時，藉由將上述制動板2的質量增加 某程度，最好是儘可能的接近作動器1的質量，而藉由該 制動板2的位移與上述磁性吸力的共同作用，可更確實且 有效率地吸收該作動器1衝撞時的衝撞能量。 一旦從固定器3分離的上述制動板2，會藉由其間的 磁性吸力而被拉回而吸附於固定器3，會與作動器1 一起 停止在該位置。 上述作動器I，可以是磁性體或是非磁性體或是兩者 的混合體，在以磁性體（包含永久磁鐵或電磁鐵等）形成的 情況，在該作動器1衝撞於制動板2時，會吸附在以永久 磁鐵形成或以來自於固定器3的磁力而被磁化的該制動板 2上，作動器1與制動板2會成爲一體位移。因此，作動 器1與制動板2在衝撞時不會互相反彈振動，該作動器1 達到停止狀態的時間會縮短。 在上述作動器1是非磁性體的情況，雖然衝撞到上述 制動板2也不會吸附，可是藉由該制動板2的位移與磁性 -9- (6) (6)200417699 吸力的共同作用可吸收其運動能量’所以該作動器1不會 有很大的反彈也不會反覆振動，與傳統的彈簧式的緩衝器 相比，可縮短達到停止狀態的時間。 在上述制動板2的表背兩面是配置有緩衝構件5、6 ，會緩和作動器1衝撞到該制動板2時的衝擊、或該制動 板2抵接到制動室的內側壁時的衝擊，不容易產生衝擊聲 音。而即使上述作動器1經由該緩衝構件衝撞到制動板2 ，該制動板2也會如上述方式位移而減少衝撞能量，緩衝 構件不會大幅度壓縮而讓作動器1彈跳。 上述的磁性式緩衝器，由於是將制動板2與固定器3 之間的磁性吸力當作制動力，所以與利用彈簧或橡膠等的 彈力的傳統的緩衝器相比，作動器1的彈跳情形較少，可 以使該作動器1在短時間內較快停止。即使該作動器1反 覆衝撞到制動板2，也不會因爲磁性降低讓制動力降低， 其耐久性較佳。 在圖示的實施例中，雖然在上述制動板2的兩面都配 置有緩衝構件5、6，可是並不需要一定要設置這些緩衝 構件5、6 ’在不同的場合，也可將緩衝構件只設置在作 動器1所抵接的第一面部、或是相反側的第二面部。 第2圖’是顯示具有上述的磁性式緩衝器的致動器的 一實施例。該致動器’會使具有永久磁鐵的作動器電磁性 地移動’來使輸出用的軸部作動，是電磁可動型的電磁致 動器。 該致動器’是具有：具有在軸線方向保持間隔相對的 - 10- (7) (7)200417699 圓筒型的極齒部1 〇a、1 1 a的磁性體製的第一及第二內車尼 部1 〇、1 1、配設在這些內軛部I 0、〗1的極齒部1 0 a、n a 周圍的激磁線圈1 2、包圍這些內軛部1 0、1 1與激磁線圈 1 2的外周，作成圓筒狀的磁性體製的外鞭部】3、可朝軸 線方向移動地配置在上述極齒部1 0 a、1 1 a的中空部內的 作動器1 4、與該作動器1 4連結的輸出用的軸部1 5、以及 使上述作動器1 4緩衝性地停止於衝程端的上述磁性式緩 衝器1 6。 上述激磁線圈1 2，是藉由將線圈1 8捲繞於線軸1 7 所構成的環狀的構造，在該線軸1 7的中空部內是嵌合著 上述內軛部1 0、1 1的極齒部1 〇 a、1 1 a。 在上述內軛部1 0、1 1的軸線方向的其中一方的側面 側，安裝著非磁性體製的外殼1 9，在另一方的側面側， 安裝有非磁性體製的蓋子2 0。該外殻1 9及蓋子2 0，是與 上述外軛部1 3 —起構成了盒體2 3，所以上述軸部〗5的 兩端是貫穿該外殼1 9及蓋子2 0延伸到外部，藉由軸承 1 9 a、2 0 a支承爲可朝軸線方向滑動。 在上述盒體2 3的內部，是形成了以上述一對極齒部 1 0 a、1 1 a圍繞外周的作動器室2 6，在該作動器室2 6內配 設有上述作動器I 4。該作動器】4，是具有：與上述軸部 1 5形成爲一體的非磁性體製的磁鐵座2 7、以及保持於該 磁鐵座2 7的永久磁鐵2 8。 上述永久磁鐵2 8，全體是形成爲_筒狀，N極與S 極是在徑向方向被磁化。在圖示的例子中，永久磁鐵2 8 -11 - (8) (8)200417699 的外周側是被磁化爲S極，內周側是磁化爲N極。該永 久磁鐵2 8 ’具有跨越於上述一對的極齒部1 〇 a、丨丨a間的 長度’並且，當上述作動器14到達衝程端時，該永久磁 鐵2 8的其中一部分會與上述極齒部〗〇 a、丨丨a重複或接近 〇 上述磁性式緩衝器1 6 ,是設置在上述外殻1 9側，基 本上7H與桌1圖所示的構造具有相同的構造及作用。也就 是說，該緩衝器1 6，具有：用來支承上述作動器1 4的可 動的制動板3 0、以及藉由磁力來吸引該制動板3 0的固定 器，上述第二內軛部11是兼作該固定器。 上述制動板3 0，是形成爲圓環狀，是被收容在上述 外殼1的內側面所形成的制動室丨9b內，上述軸部1 5是 貫穿於該中空部分3 0 a。在該制動板3 0的內側的第一側 面’是安裝有能緩和與作動器1 4衝撞時的衝擊的緩衝構 件3 1。該緩衝構件3 1，是形成爲較制動板3 0更小直徑的 圓板狀，其周緣部，是嵌合在第二內軛部1 1所設置的段 部1 ] b。並且，在該緩衝構件3 1的中央，是設置有讓上 述軸部1 5貫穿的孔部3 1 a，是作成不會妨礙該軸部1 5在 軸線方向的滑動。而在上述制動板3 0的外側的第二側面 ’沒有安裝緩衝構件。 在上述作動器室26的蓋子20側的端部，是設置有與 上述緩衝構件3 1同樣的緩衝構件3 2，是以該緩衝構件3 2 來緩和作動器1 4回復時的衝擊。 具有上述構造的致動器2，如第2圖的上半部所示’ -12- (9) (9)200417699 軸部1 5是在後退端的狀態’通電到激磁線圈1 2，電流所 流動的方向，讓第二極齒部n a成爲N極，且另一方的第 一極齒部1 0a成爲S極，吸引力會作用於第二極齒部丨J a 所產生的N極與永久磁鐵2 8的外周側的S極之間，並且 在第一極齒部〗所產生的S極與永久磁鐵2 8的上述s 極之間會產生反彈力’這些力量會在作動器1 4作用成軸 線方向的推力，藉此讓該作動器1 4，如第2圖的下半部 所示，與軸部1 5 —起前進。 藉由在該前進衝程端讓作動器1 4衝撞到制動板3 0， 讓緩衝器1 6作動’該作動器1 4與軸部1 5會緩衝性地停 止於衝程端。此時的緩衝器1 6的作用，與上述第1圖實 質上相同，爲了避免重複’在此省略詳細的說明。 上述軸部1 5在位於第2圖的下半部的前進衝程端的 狀態，上述激磁線圈1 2朝向與上述情況相反的方向通電 的話，第一極齒部]〇 a會成爲N極’且第一·極圏部1 1 a會 成爲S極，所以永久磁鐵2 8也就是作動器1 4，會被朝向 第一極齒部1 〇側吸引，而與軸部]5 一起後退到第2圖的 上半部所示的位置。 上述致動器，雖然是磁鐵可動式的電磁致動器’而可 適用磁性式緩衝器的致動器並不限定於這種形式。例如， 也可以是以氣壓訊號或電子訊號來驅動操作作動器的型式 的致動器，在這種情況，上述作動器，並不一定要在一部 分或全部具有磁鐵，即使是非磁性的作動器也可以。 -13- 200417699 do) 【發明效果】 如以上的詳細敘述’藉由本發明，將用來緩衝性地停 止作動器的緩衝器作成··減少上述作動器衝突時的彈跳， 以縮短直到該作動器停止所經過的時間，並且不容易因爲 該作動器的衝撞而受到損傷，可提高其使用性及耐久性。 【圖式簡單說明】 第1圖是顯示本發明的磁性式緩衝器的原理構造的剖 面圖。 第2圖是顯示使用本發明的磁性式緩衝器的致動器的 一實施例的主要部分剖面圖。 〔圖號說明〕 ]、]4 :作動器 2、3 0 :制動板 3 : 固定器 5、6、3 1、3 2 :緩衝構件 1 0、1 1 :內軛部 1 0 a、1 1 a :極齒部 1 2 :激磁線圈 1 3 :外軛部 ]5 :軸部 ]6 :磁性式緩衝器 2 8 :永久磁鐵 -14 -

Claims (1)

1. 200417699 (1) 拾、申請專利範圍 1 · 一種磁性式緩衝器，其特徵爲： 具有·用來承受致動器的作動器的可動的制動板、以 及藉由磁力來吸引該制動板的固定器，將作用於該固定器 與上述制動板之間的磁性吸力作爲用來使上述作動器停止 的制動力。 2 ·如申請專利範圍第1項的磁性式緩衝器，其中上述 制動板可藉由磁力來吸附上述作動器。 3 ·如申請專利範圍第1或2項的磁性式緩衝器，其中 與在上述制動板上的作動器的抵接面配置有緩衝構件。 4 . 一種具有磁性式緩衝器的致動器，其特徵爲： 具有：與用來輸出的構件一起移動的作動器、以及用 來使該作動器緩衝性地在衝程端停止的磁性式緩衝器， 上述磁性式緩衝器，是具有：用來承受上述作動器的 可動的制動板、以及藉由磁力來吸引該制動板的固定器， 將作用於該固定器與上述制動板之間的磁性吸力作爲用來 使上述作動器停止的制動力。 5 · —種具有磁性式緩衝器的致動器，其特徵爲： 具有：具備相對的一對極齒部的筒狀的軛部、捲繞於 該軛部的激磁線圈、朝向軸線方向可動地配置於上述軛部 的中空部內，具有朝徑向方向磁化N極與S極的圓筒狀 的永久磁鐵的作動器、連結於該作動器的輸出用的軸部、 以及使上述作動器緩衝性地在衝程端停止的磁性式緩衝器 -15- (2) (2)200417699 上述磁性式緩衝器，是具有··用來承受上述作動器的 可動的制動板、以及藉由磁力來吸引該制動板的固定器， 將該固定器兼用爲上述軛部，並且將作用於該鈮部與上述 制動板之間的磁性吸力作爲用來停止上述作動器的制動力 〇 6 ·如申請專利範圍第4或5項的具有磁性式緩衝器的 致動器’其中上述作動器與制動板可藉由磁力來相互吸附 〇 7 ·如申請專利範圍第4或5項的具有磁性式緩衝器的 致動器’其中與在上述制動板上的作動器的抵接面配置有 緩衝構件。 8 ·如申請專利範圍第5項的具有磁性式緩衝器的致動 器’其中上述制動板是作成環狀，配設成吸附於上述軛部 的側囬的方式，讓上述軸部貫穿於該制動板。 -16-