JPS63164135A - 作動片の駆動装置 - Google Patents
作動片の駆動装置Info
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- JPS63164135A JPS63164135A JP62193422A JP19342287A JPS63164135A JP S63164135 A JPS63164135 A JP S63164135A JP 62193422 A JP62193422 A JP 62193422A JP 19342287 A JP19342287 A JP 19342287A JP S63164135 A JPS63164135 A JP S63164135A
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04B—KNITTING
- D04B15/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, weft knitting machines, restricted to machines of this kind
- D04B15/66—Devices for determining or controlling patterns ; Programme-control arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/14—Pivoting armatures
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- Textile Engineering (AREA)
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- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[産業1−1の利用分野]
この発明は、高速で所定位置に作動片を移動させること
により、オン・オフするスイッチの接点、カメラの高速
シャッタ、メリヤス等の柄編機の電磁柄出しの選針機構
、l’lt安定または双安定のソレノイドなどを作動さ
せる作動片の駆動装置に関するものである [従来技術] 電磁石の磁気力と永久磁石の磁気力との相仔作用を用い
て作動片を駆動する駆動装置は、各種のものが開発され
ている(特開昭59−199850号−公報参照)が、
近時、益々高速化と、作動片の数を増すだめの多段化と
が要求されている。 ところが、従来の装置は、いずれも電磁石と永久磁石と
の間の磁気力を利用しているから、電磁石への通電を停
止1−すると1−2磁気力が消滅するので、たとえばコ
ンピュータプログラムに従って電磁Jrに通電する場合
、少なくとも作動片が移動して所定の位置に到達するま
での時間は、通電を綱続しなければならない。 また、作動片が所定の位置まで移動しても、ストッパに
激突してバウンドするので、現実にはそのバウンドによ
る作動片の振動が収まるまでの時間さらに通電を単純す
る必要がある。さらに、作動片の数を増して多段にした
場合、他の段の作動片が動作してストッパに激突する影
響を受けて、異常な動作をしたり、不作動を引き起こし
たりする、いわゆる動作ミスが発生ずる場合があり、そ
の分だけさらに通電時間を長くする必要がある。 したがって、現在の最高速のものでも1作動片を・方向
へ駆動するのに、7〜I Oミリ秒もの長時間通電して
いる状態であり、それだけ、電源も大きいものが必要に
なり、電磁石のコイルの発熱:、
により、オン・オフするスイッチの接点、カメラの高速
シャッタ、メリヤス等の柄編機の電磁柄出しの選針機構
、l’lt安定または双安定のソレノイドなどを作動さ
せる作動片の駆動装置に関するものである [従来技術] 電磁石の磁気力と永久磁石の磁気力との相仔作用を用い
て作動片を駆動する駆動装置は、各種のものが開発され
ている(特開昭59−199850号−公報参照)が、
近時、益々高速化と、作動片の数を増すだめの多段化と
が要求されている。 ところが、従来の装置は、いずれも電磁石と永久磁石と
の間の磁気力を利用しているから、電磁石への通電を停
止1−すると1−2磁気力が消滅するので、たとえばコ
ンピュータプログラムに従って電磁Jrに通電する場合
、少なくとも作動片が移動して所定の位置に到達するま
での時間は、通電を綱続しなければならない。 また、作動片が所定の位置まで移動しても、ストッパに
激突してバウンドするので、現実にはそのバウンドによ
る作動片の振動が収まるまでの時間さらに通電を単純す
る必要がある。さらに、作動片の数を増して多段にした
場合、他の段の作動片が動作してストッパに激突する影
響を受けて、異常な動作をしたり、不作動を引き起こし
たりする、いわゆる動作ミスが発生ずる場合があり、そ
の分だけさらに通電時間を長くする必要がある。 したがって、現在の最高速のものでも1作動片を・方向
へ駆動するのに、7〜I Oミリ秒もの長時間通電して
いる状態であり、それだけ、電源も大きいものが必要に
なり、電磁石のコイルの発熱:、
【も多くなる。しかも
、それだけ長時間通電しても、1記動作ミスを完全に防
11−できない場合がある。 [発明が解決しようとする問題点] 近時、産業機械分野では、作業能率の向トのために、各
作動片の動作速度自体を−1−ける作動片の高速化と、
1つのアクチュエータに多数の作動片と駆動装置を組み
込んで多段化することによるアクチュエータ全体の高速
化とが要求され、さらに、市場の高付加価値化の要求に
合わせて多要素化される結果、1゛記多のアクチュエー
タを多数1没置することが要求されている。 ここで問題となるのは、I:、 記多段化およびアクチ
ュエータ数の増大のために駆動装置を多数9に設すると
、電磁(1コイルの数が増して全体の発熱:1:。 が多くなるので、放熱面積を増すために駆動装置を人)
町1(にしたり、放熱用のフィンを付加したり。 さらに放熱:1:を増ずために強制冷却装置を設けたり
する必要が牛じ、装置全体の人望化を招く不具合があり
、逆に、発熱を抑制するために通電回数を減らすと、作
動)1の高速化が達成されないし、通電時間を減らずと
、動作が不安定になる不具合が牛しることである。 この発明は、L記従来の問題点を解消するためになされ
たもので2作動ミスを除去しながら通電時間を短くして
、電磁石コイルの発熱を抑制することにより、作動J′
lの高速化と多段化が容易で、かつ小型な作動片の駆動
装置を提供することを目的とする。 [問題点を解決するだめの手段] 発明者らは、保磁力が比較的小さい永久磁石は、電磁石
コイルの磁界の中に置くと、この磁界の反転により強制
的に磁極が変換されることを見い出して、この発明をな
すに至った。 すなわち、1−記目的を達成するために、この発明は、
ト記電磁石コイルがつくる磁界の中に配置された第1の
磁石体と、この第1の磁石体との間で磁気力を及ぼし合
って[−記作動ハを移動させる第2の磁石体とのいずれ
か−・力をL記基台に、他方を1・2作動片にそれぞれ
同定しており、1−2第1の磁石体を、比較的保磁力が
小さくて1−記電磁右コイルのつくる磁界の反転に応じ
て磁極が変換される永久磁石により形成し、第2の磁石
体を、比較的保磁力が大きくて1−2電磁石コイルおよ
び第1の磁石体のつくる磁界の反転によっては磁極が影
響されない永久磁石、つまり、減磁または磁極変換が生
じない永久磁石により形成している。 [作用] この発明によれば、第1の磁石体は電磁石コイルへの通
電によりその磁極が変換される永久磁石により形成され
ているので、電磁石コイルへの通電を停市したのちも、
通電停+に+iiの磁極を維持する。したがって、電磁
石コイルへの通電により作動片が移動し始める+’+i
jに通電を停止1−シても、作動・1゛1は、第1の磁
石体と第2の磁石体との間の磁気力により所定の位置ま
で到達するので、所定の位置への到達後まで通電を継続
していた従来の場合と比較して1通電時間が大幅に短縮
される。 [実施例] 以ド、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。 第1図ないし第:3図は、この発明の第1実施例を小ず
。第1図において、基台11は[、字形の本体11Δに
一対の軸受11 Bをねじ12で固定してなるもので、
この+1ilt受+ 113に回動自在に嵌合された支
持1kl+ + 3を介して、仮状の作動片14が1゛
、上方向15に回動自在に装着されている。1゛、記支
持軸13は、作動片14に固定されて、作動片14の表
裏面14c、14dに゛1芝行に延びている。また、」
−2本体+1Aには、棒状の第1の磁石体16が取付部
材17を介して取り付けられており、第1の磁石体I6
を巻心として、その外周に電磁石コイル20が巻回され
ている。 第1の磁石体+6の取付部材17は、円筒状の本体21
の先端につば部22が一体形成され、本体21の外周に
はねじ部23が形成され、さらに、第1の磁石体16の
挿通孔24と、この挿通孔24の所定位置に第1の磁石
体16を位置決めするだめのねじ体25と、L記ねじ部
2:Sに螺合されるナツト26と、ワッシャ27とを備
えており、」−2本体21を基台11の本体11Δに設
けた嵌合孔29に嵌合し、ワッシャ27を介してナツト
26とつば部22とで本体+1Aを挟むことにより、取
付部材17を本体+1Aに同定している。上記嵌合孔2
9の内径は、取付部材17の本体21の外径よりも若F
大きく設定されており、これにより、取付部材I7の位
置5つまり第1の磁石体16のイ装置を51・、上方向
15および第2図の左右方111ド3菖に適宜調整でき
るようになっている。 一方、第1図の作動n14は、L記支持軸13を中心に
回動して、その先端部14aが第1の位置1)1と第2
の位置1)2との間を往復移動するようになっている。 作動片14の後端部+ 4 bには台座:32が設けら
れ、この台座32に、Il、いに極性の異なる一対の第
2の磁石体33.:34が、所定の間隔を保って、たと
えば接着により固着されている。l二記第2の磁石体3
3.34は、第1の磁石体16の先端部+ 6 aとの
間に若4−の間隙35を保って位置しており、第1の磁
石体16との間で磁気力を及ぼし合って、上記作動片1
4を移動させる。1−記第2の磁石体33は、たとえば
第1の磁石体16に対向する部分がN極で1台座32に
対向する部分がS極であるが、図面では、第1の磁石体
16との間で磁気力を発生するN極のみが表示されてい
る。第2の磁石体34についても同様に、第1の磁石体
16に対向する部分のS極のみが図面に表示されている
。 一ヒ記第1の磁石体16は、保磁力が比較的小さくて、
」二記電磁石コイル20のつくる磁界の反転に応じて磁
極が変換される永久磁石により形成されており、その材
料としては、機械的強度も考慮して、たとえば、アルニ
コ(八1nico) 、スビネ1ソクス(Spincx
) 答がある。、1−記保持力としては、150〜l5
00工ルスデツド程度が好ましく、これより大きいと、
磁極の変換が容易でなくなり、これより小さいと、近傍
にある第2の磁石体33.:S4の影響で、−1’j変
換した磁極が元に戻るおそれがある。また、に2保磁力
のより好ましい範囲は、200〜500エルスデツドで
ある。 これに対し、第2の磁石体:33.34は、保磁力が比
較的大きくて、」1記電磁石コイル20および第1の磁
石体16のつくる磁界の反転によっては磁極が影響され
ない永久磁石、つまり、減磁または磁極変換が生じない
永久磁石により形成されており、その材料として、たと
えば、サマリウム(Samarium)またはコバルト
(CO)のような希」−類を含む磁石材があり、このよ
うな磁石材は小型で使い易い。1・、記保持力は、50
口0エルスデツド程度またはそれ以1−が好ましい。た
だし、少し大!ヤ!にはなるが、2000エルステツド
以にのフェライト磁石(希1′、類でない)を用いても
よい。 1、記載台11の先端には、Zll、−のストッパ部材
コ39がねじ40により固定されている。このストッパ
部材コ39には、第3図に示すように、第1のストッパ
面4Iと、第2のストッパ面42とが形成されており、
これら両ストッパ面41.42に、作動片14を−11
てつけることにより、作−動片菖4を、第1図の第1の
位置1) Iと第2の位置1)2とに位置規制している
。 実際の組1γにあたっては、作動片14の同動に伴なう
第2の磁石体:33.34の磁気的バランス中心(2つ
の磁石体33.34からの磁気力がバランスしている点
)に、第1の磁石体16の先端部16aが対向し、かつ
、この先端部+6aと第2の磁石体3:3.34との間
に若「の間隙35が生じるように、第1の磁石体16の
位置決めを行ない、取付部材17とナツト26とで第1
の磁石体I6を基台11の本体+1Aに固定する。■記
間隙35は、小さ過ぎると、電磁石コイル20の磁界の
反転により第1の磁石体16の磁極が変換される際に、
第2の磁石体33.34の磁気力の影響を受けて、1−
記変換が困難になる不具合があり、逆に太き過ぎると、
第1の磁石体16と第2の磁石体3:3.34間の磁気
による吸引・反発の力が弱まり、作動片14の駆動力が
低重する不具合があるので、適切な大きさにする必要が
ある。 1−、 +、L!作動片14の先端部14?】は、たと
えば、高速でオン・オフするスイッチの接点、カメラの
高速シャッタなどに連動されるほか、作動片14自身に
より」−記接点やシャッタを構成し、これらスイッチま
たはシャッタを高速で作動させたり、多数の電磁石16
および作動片I4を基台11に装着して、コンピュータ
制御等により各作動片I4をプログラムどおり駆動し、
各種機械の操作子を操作する作動ハとして用いることが
できる。 1−記(1回成において、第2の磁石体3:3は常時N
極、第2の磁イ1体コ34は常時S極であるから、電磁
石コイル20に直流電流を通電することにより第1の磁
石体I6の先端部16aがN極に磁化されたとき、S極
の磁石体34がN極の!°、記先端部162]に吸引さ
れる一方、N極の磁石体:り3は反発し、1記吸引力と
の相乗効果により、作動片14が第1の位置[)Iに移
動し、ストッパ:39の第1のストッパ而41に当たっ
て位置規制される。 電磁石コイル20に1−記と逆方向へ直流電流を通電し
たとき、第1の磁石体16の磁極が変換されて、その先
端部+6aがS極となり、このS%の先端部16aと第
2の磁石体33.34との間に、1・、記と逆の吸引力
・反発力が作用し、作動片14が第2の位置1)2へ移
動し、ストツパニ39の第2のストッパ而42に1また
って位置規制される。こうして、電磁右コイル20に通
電する曲流電流のIF逆に対応して、作動片14がトド
方向I5に回動する。 ここで、電磁石コイル20への通電は、第1の磁石体1
6の磁極を変換させるのに充分なだけの短時間でよ<、
、r4第1の磁石体16の磁極が変換されると、作動
片14が上記磁気力により実際に動き始める11りに通
電を停市しても、永久磁石の性質として、その磁極を維
持するので、確実に作動片I4を移動させ、第1または
第2の位置1) 2に到達した後も、つぎの磁極変換が
あるまでその位置])1またはI) 2に作動J’+’
+ 4を強力に保持する。また1作動片14がストッ
パ而41.42に衝突したときでも、4−2磁気力によ
り作動片14が強力に保持されているから1作動片I4
が衝突によりバウンドするのが防11−される。 電磁右コイル20に対する1回の通電時間は、通電する
直流信シ)の電圧、電磁石コイル20のリアクタンスと
抵抗値、第1の磁石体16の保磁力と断面積と長さと形
状にもよるが、実験的には数1−マイクロセカンドであ
り、実際には電流の穫γ)=り部分は利月1できないか
ら、これより長くなるが、それでも1ミリセカンド以ド
であり、従来の7〜I Oミリセカンドと比較して、太
幅に短縮される。したがって、電磁石コイル20の発熱
:、ニーが減少するので、放熱面積を大きくする必要が
なくなる結果、電磁石コイル20の小型化が実現され、
それだけ、多段化が容易になる。また、1−記のように
1回の通電当りの発熱:1:が少ないので。 通電回数を増して、作動片14の高速化を達成できる。 さらに、電源も小容:11のもので済むので、経済的で
ある。 また、この実施例では、作動片14はこの作動)’+’
l 4に固定された支持軸!;3を介して、基台11
の軸受11 Isに回動自在に支持されているから、摩
擦部分は、It記支持軸+ 3とISl+受1113と
の間だけなので、作動片14の移動に伴なう摩擦抵抗が
少なくなり、その結果、作動片14の動作が−・層確実
になるうえに、高速化が容易になる。 さらに、この実施例では、第1の磁石体16のの先端部
1621の磁気力のみ、すなわち、電磁石の鉄心のli
t極の磁気力のみを利用しているから、つぎのような利
点がある。 つまり、従来、電磁石の鉄心(1,2第1の磁(1休I
6に相゛11)の磁気力と永久磁石(上rid第2の磁
石体:3:3.34に相当)の磁気力との相Il:作用
を用いて作動片を駆動する装置では、電磁石の両極を用
いていた。ところが、電磁石の両極を用いると、電磁石
の両極に発生する力と1作動片側の永久磁石が持つ磁力
とのバランスをとることが困難なために、作動力が不安
定になるおそれが大きい。また、電磁石の両極を利用す
ると、l極のみを利用するときと比べて、理論的には駆
動力が(j′1加するけずであるが、実際には、rfい
の磁力のバランスが崩れ、電磁石の両極と永久磁石との
吸引・反発の力関係がかみ合わなくなって、結果的に駆
動力が半減しかねない。さらに、少なくとも一方の極を
、利用する位置まで磁気的に誘導してこなければならな
いために、電磁石の鉄心構造が大きくなったり、複雑に
なったり、または製品の性能にばらつきがでたりする。 これに対し、この実施例では、電磁イjのIi1極の磁
気力のみを利用しているから、両極の磁気力のバランス
をとる困難が排除されて作動が確実になるとともに、構
造が簡略化されて製造が容易になり、小型軽:I:゛化
も実現される。 なお、上記実施例において、1つの第1の磁石体16お
よび2つの第2の磁石体33.34だけでは作動片14
の駆動力および動作速度が不充分である場合、作動J’
+’ 14にさらに1つ以l―の第2の永久磁石を同定
し、これに対応して基台IIに1つ以1°、の第1の磁
石体I6と電磁石コイル20を説けて、駆動力および動
作速度を増大させることが推奨される。 第4図および第5図は第2実施例を示す。第4図におい
て1作動片14にはその表裏面14c。 14 dと!R直な方向に挿通孔44が設けられており
、ねじからなる支持軸13Δが上記挿通孔44に挿通さ
れて、基台11にねじ込まれており、これにより、支持
軸13Δを介して1作動片14が基台I+に第5図の左
右方向51へ回動自在に支持されている。また、上記基
台IIには、左右一対のストッパ部材39A、39Aが
ねじ40により固定されており、これらストッパ39Δ
、39八に形成された第1のストッパ面41と、第2の
ストッパ面42とに、作動片14の側縁部14eを当て
つけることにより1作動片14を、実線で示す第1の位
置P1と、破線で示す第2の位置P2とに位置規制して
いる。 この第2実施例は、第1実施例と同様な効果を奏する。 なお、第2実施例においてもやはり1作動片14の駆動
力および動作速度が不充分である場合には、さらに1つ
以1ユの第2の永久磁石と、第1の磁石体16および電
磁石コイル20とを設ければよい。 第6図および第7図は第3実施例を示す。第6図におい
て、基台IIは、本体+1Aと、非磁性体の支持フレー
ムIICとからなり、この支持フレームIICは、ワッ
シャ52とねじ53とにより本体11Δに1−、l定さ
れている。]二二点支持レームIICには、黄銅のよう
な非磁性体からなるバイブ55が同定されており、この
バイブ55の内側に、第1の磁石体16と、この第1の
磁石体j6に接着のような固定12段で同定連結された
非磁性体の作動片14とが、軸方向56に摺動自在に挿
入されている。 バイブ55の外側には、電磁石コイル20が巻回されて
おり、この電磁石コイル20の両端部に、リング状の第
2の磁石体33.34がやはり接着のような固定手段で
固定されていて、この第2の磁石体33.34は、上記
支持フレームlICと電磁石コイル20の両端部との間
で挟持されている。第2の磁石体33.34は、同一の
極性であり、第7図に明示するように、内周と外周に両
極、たとえば内周にN極、外周にS極を備えている。 また、第6図の作動片14にはストッパ川の切欠部57
が設けられ、支持フレームIICにはストッパ部材39
Bがねじ40により固定されており、このストッパ部材
39Bの両ストッパ面41.42に−[、記切欠部57
を当接させることにより1作動片14を、第1の位置p
tと第2の位置1)2とに位置規制する。 この第3実施例においては、電磁石コイル2゜への通電
により第1の磁石体16の磁極が変換され、それに応じ
て、作動片14が実線で示す第1の位置1)Iと、破線
で示す第2の位置とに移動する。第1実施例と異なる点
は、第1の磁石体16の方が作動片14にl;’il定
され、第2の磁石体:33、:34の方が基台11にr
、’il定されていること。 作動片14が電磁石コイル20の軸方向56へ移動する
こと、第1の磁石体16の一方の極だけではなく、両ノ
Jの極が第2の磁石体33.34との間で磁気力を発生
し、したがって、作動片14の駆動力がより大きくなる
ことである。この第3実施例は、作動片14の移動に伴
なう摩擦抵抗が若1−人きい点と、第1の磁石体16の
一方だけを利用することによる利点とを除き、第1実施
例と同様な効果を奏する。 第8図および第9図は第4実施例を示す。第8図におい
て、作動片14は、作動片ガイドを兼ねるストッパ部材
39C,39Cのスリット63(第9図)に挿入されて
、1111後方向64へ摺動自在に設定されている。1
記ストツパ1那材39 G 。 ニジ90は、ねじ40により基台11の本体IIAに固
定されている。 また、この本体11△には、第9図に示すように、第1
フレーム111)がねじ65とワッシャ6(3とにより
1古1定され、この第1フレーノ、、 I l +)に
、第8図の非磁性体からなる第2フレームI11・:が
ねじ67とワッシャ68とにより固定され、この第2フ
レームl l 1’:に、第1の磁石体I6とその外周
に巻回された電磁石コイル20とが固定されている。一
方、作動片14には、第1の磁石体16の両端部に対向
して、第2の磁石体33 。 ;′S4カ月−51定されており、電磁石コイル20へ
の通電により磁極が変換される第1の磁石体16と、磁
極が常時一定な第2の磁石体33.34との間の磁気力
により、作動片14がL記前後ツノ向64へ移動するよ
うになっている。上記第2の磁石体3:S、34は、第
1の磁石体16の1111後端部16a、16bのそれ
ぞれに対向する面が同極になるように作動片14に固着
する必′堤があり、この例では共にN極である。。 十、2作動片14には、一対の突起E59.69が設け
られており、これら突起69.69を、ト、記ストッパ
39C,39Cに形成された第1のストッパ而41と、
第2のストッパ而42とに当てつけることにより、作動
片14の先端部+4aを、実線で示す第1の位置1)1
と、破線で示す第2の位置])2とに位置規制する。 なお、第1および第2のフレームlID、111・:の
ねじ挿通孔70.7+はそれぞれ、ねじ65.67より
も石(゛−人径に形成されており、これによって、両フ
レームIID、IIIEの位置を調整して、第1の磁石
体16と第2の磁石体33.34とを同心1−に位置さ
せるとともに、両者間の間隙;35を適任−に設定する
。この第4実施例では、第:3実施例と同様に第1の磁
石体16の両極を有効に利用している。また、第;3実
施例と異なり、第1の磁石体16が基台II側に同定さ
れ、第2の磁石体33.34が、作動1’l’ ] 4
に固定されて、この作動片14とともに移動する。第4
実施例は、第:3実施例と同様な効果を奏する。 なお、L記名実施例において、作動片I4に連動して接
点などを動作させる作動r・側にストッパが没けられて
いる場合には、1−記ストツパ部材39、:3て)八〜
Cを省略できる。 [9!明の効果] 以1゛説明したように、この発明によれば、電磁石コイ
ルへの通電により作動片が所定の117置へ向かって移
動し始める曲に、電磁石コイルへの通電を停市しても、
所定の位置への到達後まで通電を継続していた従来の場
合と同様に、作動片を所定の位置まで確実に移動させる
ことができるので、従来と比較して大幅に通電時間が短
縮される。また、通電時間を短縮しても、作動片のバウ
ンドによる作動ミスのおそれがなくなる。 したがって、電磁石コイルの発熱:1:、が減少するの
で、放熱面積を大きくする必要がなくなる結果、電磁石
コイルの小苧化が実現され、それだけ、多段化も容易に
なる。また、1゛記のように1回の通電による発熱:1
1゛が少ないので、通電回数を増して、作動片の高速化
を達成できる。さらに電源も小容:、;、のもので済む
ので、経済的である
、それだけ長時間通電しても、1記動作ミスを完全に防
11−できない場合がある。 [発明が解決しようとする問題点] 近時、産業機械分野では、作業能率の向トのために、各
作動片の動作速度自体を−1−ける作動片の高速化と、
1つのアクチュエータに多数の作動片と駆動装置を組み
込んで多段化することによるアクチュエータ全体の高速
化とが要求され、さらに、市場の高付加価値化の要求に
合わせて多要素化される結果、1゛記多のアクチュエー
タを多数1没置することが要求されている。 ここで問題となるのは、I:、 記多段化およびアクチ
ュエータ数の増大のために駆動装置を多数9に設すると
、電磁(1コイルの数が増して全体の発熱:1:。 が多くなるので、放熱面積を増すために駆動装置を人)
町1(にしたり、放熱用のフィンを付加したり。 さらに放熱:1:を増ずために強制冷却装置を設けたり
する必要が牛じ、装置全体の人望化を招く不具合があり
、逆に、発熱を抑制するために通電回数を減らすと、作
動)1の高速化が達成されないし、通電時間を減らずと
、動作が不安定になる不具合が牛しることである。 この発明は、L記従来の問題点を解消するためになされ
たもので2作動ミスを除去しながら通電時間を短くして
、電磁石コイルの発熱を抑制することにより、作動J′
lの高速化と多段化が容易で、かつ小型な作動片の駆動
装置を提供することを目的とする。 [問題点を解決するだめの手段] 発明者らは、保磁力が比較的小さい永久磁石は、電磁石
コイルの磁界の中に置くと、この磁界の反転により強制
的に磁極が変換されることを見い出して、この発明をな
すに至った。 すなわち、1−記目的を達成するために、この発明は、
ト記電磁石コイルがつくる磁界の中に配置された第1の
磁石体と、この第1の磁石体との間で磁気力を及ぼし合
って[−記作動ハを移動させる第2の磁石体とのいずれ
か−・力をL記基台に、他方を1・2作動片にそれぞれ
同定しており、1−2第1の磁石体を、比較的保磁力が
小さくて1−記電磁右コイルのつくる磁界の反転に応じ
て磁極が変換される永久磁石により形成し、第2の磁石
体を、比較的保磁力が大きくて1−2電磁石コイルおよ
び第1の磁石体のつくる磁界の反転によっては磁極が影
響されない永久磁石、つまり、減磁または磁極変換が生
じない永久磁石により形成している。 [作用] この発明によれば、第1の磁石体は電磁石コイルへの通
電によりその磁極が変換される永久磁石により形成され
ているので、電磁石コイルへの通電を停市したのちも、
通電停+に+iiの磁極を維持する。したがって、電磁
石コイルへの通電により作動片が移動し始める+’+i
jに通電を停止1−シても、作動・1゛1は、第1の磁
石体と第2の磁石体との間の磁気力により所定の位置ま
で到達するので、所定の位置への到達後まで通電を継続
していた従来の場合と比較して1通電時間が大幅に短縮
される。 [実施例] 以ド、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。 第1図ないし第:3図は、この発明の第1実施例を小ず
。第1図において、基台11は[、字形の本体11Δに
一対の軸受11 Bをねじ12で固定してなるもので、
この+1ilt受+ 113に回動自在に嵌合された支
持1kl+ + 3を介して、仮状の作動片14が1゛
、上方向15に回動自在に装着されている。1゛、記支
持軸13は、作動片14に固定されて、作動片14の表
裏面14c、14dに゛1芝行に延びている。また、」
−2本体+1Aには、棒状の第1の磁石体16が取付部
材17を介して取り付けられており、第1の磁石体I6
を巻心として、その外周に電磁石コイル20が巻回され
ている。 第1の磁石体+6の取付部材17は、円筒状の本体21
の先端につば部22が一体形成され、本体21の外周に
はねじ部23が形成され、さらに、第1の磁石体16の
挿通孔24と、この挿通孔24の所定位置に第1の磁石
体16を位置決めするだめのねじ体25と、L記ねじ部
2:Sに螺合されるナツト26と、ワッシャ27とを備
えており、」−2本体21を基台11の本体11Δに設
けた嵌合孔29に嵌合し、ワッシャ27を介してナツト
26とつば部22とで本体+1Aを挟むことにより、取
付部材17を本体+1Aに同定している。上記嵌合孔2
9の内径は、取付部材17の本体21の外径よりも若F
大きく設定されており、これにより、取付部材I7の位
置5つまり第1の磁石体16のイ装置を51・、上方向
15および第2図の左右方111ド3菖に適宜調整でき
るようになっている。 一方、第1図の作動n14は、L記支持軸13を中心に
回動して、その先端部14aが第1の位置1)1と第2
の位置1)2との間を往復移動するようになっている。 作動片14の後端部+ 4 bには台座:32が設けら
れ、この台座32に、Il、いに極性の異なる一対の第
2の磁石体33.:34が、所定の間隔を保って、たと
えば接着により固着されている。l二記第2の磁石体3
3.34は、第1の磁石体16の先端部+ 6 aとの
間に若4−の間隙35を保って位置しており、第1の磁
石体16との間で磁気力を及ぼし合って、上記作動片1
4を移動させる。1−記第2の磁石体33は、たとえば
第1の磁石体16に対向する部分がN極で1台座32に
対向する部分がS極であるが、図面では、第1の磁石体
16との間で磁気力を発生するN極のみが表示されてい
る。第2の磁石体34についても同様に、第1の磁石体
16に対向する部分のS極のみが図面に表示されている
。 一ヒ記第1の磁石体16は、保磁力が比較的小さくて、
」二記電磁石コイル20のつくる磁界の反転に応じて磁
極が変換される永久磁石により形成されており、その材
料としては、機械的強度も考慮して、たとえば、アルニ
コ(八1nico) 、スビネ1ソクス(Spincx
) 答がある。、1−記保持力としては、150〜l5
00工ルスデツド程度が好ましく、これより大きいと、
磁極の変換が容易でなくなり、これより小さいと、近傍
にある第2の磁石体33.:S4の影響で、−1’j変
換した磁極が元に戻るおそれがある。また、に2保磁力
のより好ましい範囲は、200〜500エルスデツドで
ある。 これに対し、第2の磁石体:33.34は、保磁力が比
較的大きくて、」1記電磁石コイル20および第1の磁
石体16のつくる磁界の反転によっては磁極が影響され
ない永久磁石、つまり、減磁または磁極変換が生じない
永久磁石により形成されており、その材料として、たと
えば、サマリウム(Samarium)またはコバルト
(CO)のような希」−類を含む磁石材があり、このよ
うな磁石材は小型で使い易い。1・、記保持力は、50
口0エルスデツド程度またはそれ以1−が好ましい。た
だし、少し大!ヤ!にはなるが、2000エルステツド
以にのフェライト磁石(希1′、類でない)を用いても
よい。 1、記載台11の先端には、Zll、−のストッパ部材
コ39がねじ40により固定されている。このストッパ
部材コ39には、第3図に示すように、第1のストッパ
面4Iと、第2のストッパ面42とが形成されており、
これら両ストッパ面41.42に、作動片14を−11
てつけることにより、作−動片菖4を、第1図の第1の
位置1) Iと第2の位置1)2とに位置規制している
。 実際の組1γにあたっては、作動片14の同動に伴なう
第2の磁石体:33.34の磁気的バランス中心(2つ
の磁石体33.34からの磁気力がバランスしている点
)に、第1の磁石体16の先端部16aが対向し、かつ
、この先端部+6aと第2の磁石体3:3.34との間
に若「の間隙35が生じるように、第1の磁石体16の
位置決めを行ない、取付部材17とナツト26とで第1
の磁石体I6を基台11の本体+1Aに固定する。■記
間隙35は、小さ過ぎると、電磁石コイル20の磁界の
反転により第1の磁石体16の磁極が変換される際に、
第2の磁石体33.34の磁気力の影響を受けて、1−
記変換が困難になる不具合があり、逆に太き過ぎると、
第1の磁石体16と第2の磁石体3:3.34間の磁気
による吸引・反発の力が弱まり、作動片14の駆動力が
低重する不具合があるので、適切な大きさにする必要が
ある。 1−、 +、L!作動片14の先端部14?】は、たと
えば、高速でオン・オフするスイッチの接点、カメラの
高速シャッタなどに連動されるほか、作動片14自身に
より」−記接点やシャッタを構成し、これらスイッチま
たはシャッタを高速で作動させたり、多数の電磁石16
および作動片I4を基台11に装着して、コンピュータ
制御等により各作動片I4をプログラムどおり駆動し、
各種機械の操作子を操作する作動ハとして用いることが
できる。 1−記(1回成において、第2の磁石体3:3は常時N
極、第2の磁イ1体コ34は常時S極であるから、電磁
石コイル20に直流電流を通電することにより第1の磁
石体I6の先端部16aがN極に磁化されたとき、S極
の磁石体34がN極の!°、記先端部162]に吸引さ
れる一方、N極の磁石体:り3は反発し、1記吸引力と
の相乗効果により、作動片14が第1の位置[)Iに移
動し、ストッパ:39の第1のストッパ而41に当たっ
て位置規制される。 電磁石コイル20に1−記と逆方向へ直流電流を通電し
たとき、第1の磁石体16の磁極が変換されて、その先
端部+6aがS極となり、このS%の先端部16aと第
2の磁石体33.34との間に、1・、記と逆の吸引力
・反発力が作用し、作動片14が第2の位置1)2へ移
動し、ストツパニ39の第2のストッパ而42に1また
って位置規制される。こうして、電磁右コイル20に通
電する曲流電流のIF逆に対応して、作動片14がトド
方向I5に回動する。 ここで、電磁石コイル20への通電は、第1の磁石体1
6の磁極を変換させるのに充分なだけの短時間でよ<、
、r4第1の磁石体16の磁極が変換されると、作動
片14が上記磁気力により実際に動き始める11りに通
電を停市しても、永久磁石の性質として、その磁極を維
持するので、確実に作動片I4を移動させ、第1または
第2の位置1) 2に到達した後も、つぎの磁極変換が
あるまでその位置])1またはI) 2に作動J’+’
+ 4を強力に保持する。また1作動片14がストッ
パ而41.42に衝突したときでも、4−2磁気力によ
り作動片14が強力に保持されているから1作動片I4
が衝突によりバウンドするのが防11−される。 電磁右コイル20に対する1回の通電時間は、通電する
直流信シ)の電圧、電磁石コイル20のリアクタンスと
抵抗値、第1の磁石体16の保磁力と断面積と長さと形
状にもよるが、実験的には数1−マイクロセカンドであ
り、実際には電流の穫γ)=り部分は利月1できないか
ら、これより長くなるが、それでも1ミリセカンド以ド
であり、従来の7〜I Oミリセカンドと比較して、太
幅に短縮される。したがって、電磁石コイル20の発熱
:、ニーが減少するので、放熱面積を大きくする必要が
なくなる結果、電磁石コイル20の小型化が実現され、
それだけ、多段化が容易になる。また、1−記のように
1回の通電当りの発熱:1:が少ないので。 通電回数を増して、作動片14の高速化を達成できる。 さらに、電源も小容:11のもので済むので、経済的で
ある。 また、この実施例では、作動片14はこの作動)’+’
l 4に固定された支持軸!;3を介して、基台11
の軸受11 Isに回動自在に支持されているから、摩
擦部分は、It記支持軸+ 3とISl+受1113と
の間だけなので、作動片14の移動に伴なう摩擦抵抗が
少なくなり、その結果、作動片14の動作が−・層確実
になるうえに、高速化が容易になる。 さらに、この実施例では、第1の磁石体16のの先端部
1621の磁気力のみ、すなわち、電磁石の鉄心のli
t極の磁気力のみを利用しているから、つぎのような利
点がある。 つまり、従来、電磁石の鉄心(1,2第1の磁(1休I
6に相゛11)の磁気力と永久磁石(上rid第2の磁
石体:3:3.34に相当)の磁気力との相Il:作用
を用いて作動片を駆動する装置では、電磁石の両極を用
いていた。ところが、電磁石の両極を用いると、電磁石
の両極に発生する力と1作動片側の永久磁石が持つ磁力
とのバランスをとることが困難なために、作動力が不安
定になるおそれが大きい。また、電磁石の両極を利用す
ると、l極のみを利用するときと比べて、理論的には駆
動力が(j′1加するけずであるが、実際には、rfい
の磁力のバランスが崩れ、電磁石の両極と永久磁石との
吸引・反発の力関係がかみ合わなくなって、結果的に駆
動力が半減しかねない。さらに、少なくとも一方の極を
、利用する位置まで磁気的に誘導してこなければならな
いために、電磁石の鉄心構造が大きくなったり、複雑に
なったり、または製品の性能にばらつきがでたりする。 これに対し、この実施例では、電磁イjのIi1極の磁
気力のみを利用しているから、両極の磁気力のバランス
をとる困難が排除されて作動が確実になるとともに、構
造が簡略化されて製造が容易になり、小型軽:I:゛化
も実現される。 なお、上記実施例において、1つの第1の磁石体16お
よび2つの第2の磁石体33.34だけでは作動片14
の駆動力および動作速度が不充分である場合、作動J’
+’ 14にさらに1つ以l―の第2の永久磁石を同定
し、これに対応して基台IIに1つ以1°、の第1の磁
石体I6と電磁石コイル20を説けて、駆動力および動
作速度を増大させることが推奨される。 第4図および第5図は第2実施例を示す。第4図におい
て1作動片14にはその表裏面14c。 14 dと!R直な方向に挿通孔44が設けられており
、ねじからなる支持軸13Δが上記挿通孔44に挿通さ
れて、基台11にねじ込まれており、これにより、支持
軸13Δを介して1作動片14が基台I+に第5図の左
右方向51へ回動自在に支持されている。また、上記基
台IIには、左右一対のストッパ部材39A、39Aが
ねじ40により固定されており、これらストッパ39Δ
、39八に形成された第1のストッパ面41と、第2の
ストッパ面42とに、作動片14の側縁部14eを当て
つけることにより1作動片14を、実線で示す第1の位
置P1と、破線で示す第2の位置P2とに位置規制して
いる。 この第2実施例は、第1実施例と同様な効果を奏する。 なお、第2実施例においてもやはり1作動片14の駆動
力および動作速度が不充分である場合には、さらに1つ
以1ユの第2の永久磁石と、第1の磁石体16および電
磁石コイル20とを設ければよい。 第6図および第7図は第3実施例を示す。第6図におい
て、基台IIは、本体+1Aと、非磁性体の支持フレー
ムIICとからなり、この支持フレームIICは、ワッ
シャ52とねじ53とにより本体11Δに1−、l定さ
れている。]二二点支持レームIICには、黄銅のよう
な非磁性体からなるバイブ55が同定されており、この
バイブ55の内側に、第1の磁石体16と、この第1の
磁石体j6に接着のような固定12段で同定連結された
非磁性体の作動片14とが、軸方向56に摺動自在に挿
入されている。 バイブ55の外側には、電磁石コイル20が巻回されて
おり、この電磁石コイル20の両端部に、リング状の第
2の磁石体33.34がやはり接着のような固定手段で
固定されていて、この第2の磁石体33.34は、上記
支持フレームlICと電磁石コイル20の両端部との間
で挟持されている。第2の磁石体33.34は、同一の
極性であり、第7図に明示するように、内周と外周に両
極、たとえば内周にN極、外周にS極を備えている。 また、第6図の作動片14にはストッパ川の切欠部57
が設けられ、支持フレームIICにはストッパ部材39
Bがねじ40により固定されており、このストッパ部材
39Bの両ストッパ面41.42に−[、記切欠部57
を当接させることにより1作動片14を、第1の位置p
tと第2の位置1)2とに位置規制する。 この第3実施例においては、電磁石コイル2゜への通電
により第1の磁石体16の磁極が変換され、それに応じ
て、作動片14が実線で示す第1の位置1)Iと、破線
で示す第2の位置とに移動する。第1実施例と異なる点
は、第1の磁石体16の方が作動片14にl;’il定
され、第2の磁石体:33、:34の方が基台11にr
、’il定されていること。 作動片14が電磁石コイル20の軸方向56へ移動する
こと、第1の磁石体16の一方の極だけではなく、両ノ
Jの極が第2の磁石体33.34との間で磁気力を発生
し、したがって、作動片14の駆動力がより大きくなる
ことである。この第3実施例は、作動片14の移動に伴
なう摩擦抵抗が若1−人きい点と、第1の磁石体16の
一方だけを利用することによる利点とを除き、第1実施
例と同様な効果を奏する。 第8図および第9図は第4実施例を示す。第8図におい
て、作動片14は、作動片ガイドを兼ねるストッパ部材
39C,39Cのスリット63(第9図)に挿入されて
、1111後方向64へ摺動自在に設定されている。1
記ストツパ1那材39 G 。 ニジ90は、ねじ40により基台11の本体IIAに固
定されている。 また、この本体11△には、第9図に示すように、第1
フレーム111)がねじ65とワッシャ6(3とにより
1古1定され、この第1フレーノ、、 I l +)に
、第8図の非磁性体からなる第2フレームI11・:が
ねじ67とワッシャ68とにより固定され、この第2フ
レームl l 1’:に、第1の磁石体I6とその外周
に巻回された電磁石コイル20とが固定されている。一
方、作動片14には、第1の磁石体16の両端部に対向
して、第2の磁石体33 。 ;′S4カ月−51定されており、電磁石コイル20へ
の通電により磁極が変換される第1の磁石体16と、磁
極が常時一定な第2の磁石体33.34との間の磁気力
により、作動片14がL記前後ツノ向64へ移動するよ
うになっている。上記第2の磁石体3:S、34は、第
1の磁石体16の1111後端部16a、16bのそれ
ぞれに対向する面が同極になるように作動片14に固着
する必′堤があり、この例では共にN極である。。 十、2作動片14には、一対の突起E59.69が設け
られており、これら突起69.69を、ト、記ストッパ
39C,39Cに形成された第1のストッパ而41と、
第2のストッパ而42とに当てつけることにより、作動
片14の先端部+4aを、実線で示す第1の位置1)1
と、破線で示す第2の位置])2とに位置規制する。 なお、第1および第2のフレームlID、111・:の
ねじ挿通孔70.7+はそれぞれ、ねじ65.67より
も石(゛−人径に形成されており、これによって、両フ
レームIID、IIIEの位置を調整して、第1の磁石
体16と第2の磁石体33.34とを同心1−に位置さ
せるとともに、両者間の間隙;35を適任−に設定する
。この第4実施例では、第:3実施例と同様に第1の磁
石体16の両極を有効に利用している。また、第;3実
施例と異なり、第1の磁石体16が基台II側に同定さ
れ、第2の磁石体33.34が、作動1’l’ ] 4
に固定されて、この作動片14とともに移動する。第4
実施例は、第:3実施例と同様な効果を奏する。 なお、L記名実施例において、作動片I4に連動して接
点などを動作させる作動r・側にストッパが没けられて
いる場合には、1−記ストツパ部材39、:3て)八〜
Cを省略できる。 [9!明の効果] 以1゛説明したように、この発明によれば、電磁石コイ
ルへの通電により作動片が所定の117置へ向かって移
動し始める曲に、電磁石コイルへの通電を停市しても、
所定の位置への到達後まで通電を継続していた従来の場
合と同様に、作動片を所定の位置まで確実に移動させる
ことができるので、従来と比較して大幅に通電時間が短
縮される。また、通電時間を短縮しても、作動片のバウ
ンドによる作動ミスのおそれがなくなる。 したがって、電磁石コイルの発熱:1:、が減少するの
で、放熱面積を大きくする必要がなくなる結果、電磁石
コイルの小苧化が実現され、それだけ、多段化も容易に
なる。また、1゛記のように1回の通電による発熱:1
1゛が少ないので、通電回数を増して、作動片の高速化
を達成できる。さらに電源も小容:、;、のもので済む
ので、経済的である
第1図はこの発明の第1実施例を示す側面図第2図は同
実施例の゛ト面図、第:3図は第1図の一1!I線に沿
った断面図、第4図は第2実施例をず側面図、第5図は
同実施例の゛ト面図、第6図第:3実施例を示す断面し
た側面図、第7図は同施例の正面図、第8図は第4実施
例を示ず゛「図、第9図は同実施例の側面図である。 II・・・基台、14・・・作動片、14a・・・先端
部16・・・第1の磁石体、20・・・電磁石コイル3
3.34−・・第2の磁石体、P I・・・第1の位置
1) 2 ・・・第2の位置。
実施例の゛ト面図、第:3図は第1図の一1!I線に沿
った断面図、第4図は第2実施例をず側面図、第5図は
同実施例の゛ト面図、第6図第:3実施例を示す断面し
た側面図、第7図は同施例の正面図、第8図は第4実施
例を示ず゛「図、第9図は同実施例の側面図である。 II・・・基台、14・・・作動片、14a・・・先端
部16・・・第1の磁石体、20・・・電磁石コイル3
3.34−・・第2の磁石体、P I・・・第1の位置
1) 2 ・・・第2の位置。
Claims (1)
- (1)基台11に、作動片先端部14aが第1の位置P
1と第2の位置P2とに選択的に移動する作動片14と
、通電により磁界をつくる電磁石コイル20とを装着し
、この電磁石コイル20の磁界の中に配置された第1の
磁石体16と、この第1の磁石体16との間で磁気力を
及ぼし合って上記作動片14を移動させる第2の磁石体
33、34とのいずれか一方を上記基台11に、他方を
上記作動片14にそれぞれ固定し、上記第1の磁石体1
6を、比較的保磁力が小さくて上記電磁石コイル20の
つくる磁界の反転に応じて磁極が変換される永久磁石に
より形成し、第2の磁石体33、34を、比較的保磁力
が大きくて上記電磁石コイル20および第1の磁石体1
6がつくる磁界の反転によつては磁極が影響されない永
久磁石により形成してなる作動片の駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61-186675 | 1986-08-08 | ||
JP18667586 | 1986-08-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63164135A true JPS63164135A (ja) | 1988-07-07 |
JPH0379854B2 JPH0379854B2 (ja) | 1991-12-20 |
Family
ID=16192683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62193422A Granted JPS63164135A (ja) | 1986-08-08 | 1987-07-31 | 作動片の駆動装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4755782A (ja) |
EP (1) | EP0263581A3 (ja) |
JP (1) | JPS63164135A (ja) |
KR (1) | KR880003047A (ja) |
GB (1) | GB2194100B (ja) |
IT (1) | IT1218669B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7532098B2 (en) | 2002-06-19 | 2009-05-12 | Arvinmeritor Light Vehicle Systems (Uk) Limited | Actuator |
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US5912816A (en) * | 1995-03-23 | 1999-06-15 | Milliken & Company | Method and apparatus to align knitting needles and guides |
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JPS61102008A (ja) * | 1984-10-25 | 1986-05-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 電磁石装置 |
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-
1987
- 1987-07-31 JP JP62193422A patent/JPS63164135A/ja active Granted
- 1987-08-03 KR KR1019870008502A patent/KR880003047A/ko not_active Application Discontinuation
- 1987-08-06 GB GB8718668A patent/GB2194100B/en not_active Expired
- 1987-08-06 EP EP87306981A patent/EP0263581A3/en not_active Withdrawn
- 1987-08-07 US US07/082,488 patent/US4755782A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-08-10 IT IT67704/87A patent/IT1218669B/it active
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US7532098B2 (en) | 2002-06-19 | 2009-05-12 | Arvinmeritor Light Vehicle Systems (Uk) Limited | Actuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR880003047A (ko) | 1988-05-13 |
GB8718668D0 (en) | 1987-09-09 |
IT1218669B (it) | 1990-04-19 |
US4755782A (en) | 1988-07-05 |
EP0263581A2 (en) | 1988-04-13 |
JPH0379854B2 (ja) | 1991-12-20 |
EP0263581A3 (en) | 1989-02-22 |
GB2194100A (en) | 1988-02-24 |
GB2194100B (en) | 1989-12-13 |
IT8767704A0 (it) | 1987-08-10 |
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