TWI228165B - Magnetic damper and actuator having magnetic damper - Google Patents

Description

1228165 (1) 玖、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，當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- 1228165 (2) 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 、以及藉由磁力來吸引該制動板的固定器，是將作用於該 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。 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- 1228165 (3) 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 (4) 1228165 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殼構 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。 在圖不的例子中，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- 1228165 (5) 在固定器3，可是在該第一面部的靠近外周 是接觸於固定器3的部分，也可以將上述緩 ，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 式移動的作動器1在衝程端衝撞到制動板2 2會朝向偏離固定器3的方向位移，由於在 固定器3之間會有磁性吸力產生作用，該磁 制動力而吸收作動器1的運動能量，該作動 地在衝程端停止。此時，藉由將上述制動板 某程度，最好是儘可能的接近作動器1的質 制動板2的位移與上述磁性吸力的共同作用 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， 磁性吸力而被拉回而吸附於固定器3，會與〃 停止在該位置。 上述作動器1，可以是磁性體或是非磁 的混合體，在以磁性體（包含永久磁鐵或電石i 情況，在該作動器1衝撞於制動板2時，會 磁鐵形成或以來自於固定器3的磁力而被磁 2上，作動器1與制動板2會成爲一體位移 器1與制動板2在衝撞時不會互相反彈振動 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 制動板2也不會吸附，可是藉由該制動板2 的部分，也就 衝構件5去除 訊號操作等方 時，該制動板 該制動板2與 性吸力會成爲 器1會緩衝性 2的質量增加 量，而藉由該 ，可更確實且 〇 會藉由其間的 作動器1一起 性體或是兩者 法鐵等）形成的 吸附在以永久 化的該制動板 。因此，作動 ，該作動器1 然衝撞到上述 的位移與磁性 -9 - 1228165 (6) 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- 1228165 (7) 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軛 部1 〇、11、配設在這些內軛部1 〇、11的極齒部1 0 a、11 a 周圍的激磁線圈1 2、包圍這些內軛部1 ο、11與激磁線圈 1 2的外周，作成圓筒狀的磁性體製的外軛部1 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 上述內轭部1 0、1 1的極齒部1 0 a、1 1 a。 在上述內軛部1 〇、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20。該外殼19及蓋子20，是與 上述外軛部1 3 —起構成了盒體2 3，所以上述軸部1 5的 兩端是貫穿該外殻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 l〇a、1 la圍繞外周的作動器室26，在該作動器室26內配 設有上述作動器1 4。該作動器1 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27、以及保持於該 磁鐵座2 7的永久磁鐵2 8。 上述永久磁鐵28，全體是形成爲圓筒狀，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 - 1228165 (8) 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、1 1 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28的其中一部分會與上述極齒部l〇a、11a重複或接近 〇 上述磁性式緩衝器1 6，是設置在上述外殼1 9側，基 本上是與第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 9的內側面所形成的制動室1 9b內，上述軸部1 5是 貫穿於該中空部分3 Oa。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丨，是形成爲較制動板3 〇更小直徑的 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 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- 1228165 (9) 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1 1 a成爲N極，且另一方的第 一極齒部l〇a成爲S極，吸引力會作用於第二極齒部11a 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1 〇a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14，如第2圖的下半部 所示，與軸部15 —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l〇a會成爲N極，且第二極齒部11a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 0側吸引，而與軸部1 5 —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- 1228165 (10) 【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〕 1、 14 :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 1 5 :軸部 1 6 :磁性式緩衝器 2 8 :永久磁鐵 -14-

Claims (1)

1228165 (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- 1228165 (2) 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，並且將作用於該軛部與上述 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 的側面的方式，讓上述軸部貫穿於該制動板。 -16-