(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、このケーシングに設けた軸受部により回動自在に支持されるシャフトと、一端側を前記シャフトに固定し、かつ他端側を自由端にすることにより旋回可能なマグネット部を有する可動体部と、前記ケーシングに固定し、コイル軸方向における一方の端面を前記マグネット部に対面させて配するとともに、給電制御されることにより前記可動体部を吸引又は反発可能な界磁部とを備えてなるロータリソレノイドであって、非磁性材により三角形状に形成した保持ブロック部における一つの角部に対応する一端側の位置に前記シャフトを固定するとともに、他端側となる残りの二つの角部に対応する位置に前記マグネット部を被覆により保持し、かつ前記界磁部に対面する対向面の少なくとも一部に開口部を形成して前記マグネット部の少なくとも一部を露出させるとともに、前記マグネット部を、細長の偏平直方体状に形成して長手方向両側にＳ極とＮ極をそれぞれ着磁したマグネット及びこのマグネットの裏面側に配したバックヨークの組合わせにより構成してなる可動体部と、前記ケーシングの内壁に形成した一対の規制壁面部及び前記保持ブロック部に形成することにより前記規制壁面部に当接して位置規制される被規制面部を有することにより、前記可動体部の旋回する範囲を所定の範囲に規制する可動体規制部とを備えてなることを特徴とするロータリソレノイド。
【請求項２】
前記界磁部は、前記単一コイルを装填するＥ形ヨークを備えることを特徴とする請求項１記載のロータリソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトを所定の角度範囲で反復的に回動変位可能なロータリソレノイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャフトを所定の角度範囲で反復的に回動変位させる代表的なロータリソレノイドとしては、特許文献１で開示されるロータリソレノイドが知られている。
【０００３】
同文献１で開示されるロータリソレノイドは、シャフト部に対する非通電時の保持力の大きさを容易に設定できるようにして、使い勝手及び汎用性を高めるとともに、トルク及び効率の向上を図り、加えて構造の単純化及び部品点数の削減により、小型コンパクト化，低コスト化及び信頼性向上を図ることを目的としたものであり、具体的な構造は、ケーシングに回動自在に支持されるシャフト部と、このシャフト部に一端を固定し、かつ他端を自由端にするとともに、マグネットを有する可動部と、ケーシングに固定し、かつ可動部の可動方向両側に所定間隔を置いて配するとともに、通電制御されることにより可動部を選択的に吸引する鉄芯を有する一対の電磁コイル部を設けて構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７８３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来におけるロータリソレノイドは、次のような解決すべき課題が存在した。
【０００６】
第一に、コイルと鉄心を有する電磁コイル部を、マグネットを有する可動部の両側にそれぞれ独立して配設するため、電磁コイル部を構成する全体の部品点数は、二つのコイル及び二つの鉄心が必要になる。したがって、ロータリソレノイド全体における部品点数の増加による部品コストの上昇を招くとともに、組立工数の増加による製造コストの上昇を招くなど、無視できないコストアップ要因となる。
【０００７】
第二に、シャフトの軸直角方向における可動部の長さが長くなるため、可動部の先端の変位範囲が大きくなるとともに、この可動部の変位空間の両側に、一対の電磁コイル部を対峙させるレイアウト構造を採用するため、縦横双方のサイズアップを招く。結局、直方体状のケーシング内部に対して合理的な部品配置が困難になるなど、無用なデッドスペースの発生によりロータリソレノイド全体の大型化を招く。
【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したロータリソレノイドの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するため、ケーシング２と、このケーシング２に設けた軸受部２ｓ，２ｓにより回動自在に支持されるシャフト３と、一端側４ｃをシャフト３に固定し、かつ他端側４ｓを自由端にすることにより旋回可能なマグネット部４ｍを有する可動体部４と、ケーシング２に固定し、コイル軸方向Ｆｃにおける一方の端面６ｓをマグネット部４ｍに対面させて配するとともに、給電制御されることにより可動体部４を吸引又は反発可能な界磁部６とを備えてなるロータリソレノイドを構成するに際して、非磁性材により三角形状に形成した保持ブロック部１１における一つの角部に対応する一端側４ｃの位置Ｐ１にシャフト３を固定するとともに、他端側４ｓとなる残りの二つの角部に対応する位置Ｐ２，Ｐ３にマグネット部４ｍを被覆により保持し、かつ界磁部６に対面する対向面の少なくとも一部に開口部１１ｓ…を形成してマグネット部４ｍの少なくとも一部を露出させるとともに、マグネット部４ｍを、細長の偏平直方体状に形成して長手方向両側にＳ極とＮ極をそれぞれ着磁したマグネット４ｍａ及びこのマグネット４ｍａの裏面側に配したバックヨーク４ｍｙの組合わせにより構成してなる可動体部４と、ケーシング２の内壁に形成した一対の規制壁面部２ｐ，２ｑ及び保持ブロック部１１に形成することにより規制壁面部２ｐ，２ｑに当接して位置規制される被規制面部１１ｐ，１１ｑを有することにより、可動体部４が旋回する範囲を所定の範囲Ｚｒに規制する可動体規制部７とを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、界磁部６には、単一コイル６ｃを装填するＥ形ヨーク１２を設けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成を有する本発明に係るロータリソレノイド１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１２】
（１）  コイル軸方向Ｆｃにおける一方の端面６ｓをマグネット部４ｍに対面させて配した単一コイル６ｃを有する界磁部６を備えてなるため、従来のロータリソレノイドに対して独立した界磁部の数量を半減させることができる。したがって、部品点数の削減による部品コストに対するコストダウンを図れるとともに、組立工数の低減による製造コストに対するコストダウンを図ることができる。
【００１３】
（２）  シャフト３の軸直角方向における可動体部４の長さを短くできるとともに、可動体部４の変位空間の両側には界磁部６を配置しないため、ケーシング２を直方体状に形成する場合であっても、合理的な部品配置を容易に行うことができる。この結果、無用なデッドスペースの発生を大きく低減でき、ロータリソレノイド全体の小型コンパクト化を実現できる。
【００１４】
（３）  可動体部４に、被覆することによりマグネット部４ｍを保持し、かつシャフト３に対して一体化させるとともに、界磁部６に対面する対向面の少なくとも一部に開口部１１ｓ…を形成することによりマグネット部４ｍの少なくとも一部を露出させる保持ブロック部１１を設けたため、マグネット部４ｍと界磁部６間のエアギャップを最小限に設定可能になり、マグネット部４ｍの磁気的特性を最大限に活かすことができる。
【００１５】
（４）  可動体規制部７を構成するに際し、ケーシング２の内壁に形成した一対の規制壁面部２ｐ，２ｑと、保持ブロック部１１に形成することにより規制壁面部２ｐ，２ｑに当接して位置規制される被規制面部１１ｐ，１１ｑとを備えて構成したため、ケーシング２の内壁及び保持ブロック部１１の一部を、可動体規制部７に兼用でき、全体構造の更なる簡略化，コストダウン及びサイズダウンに寄与できる。
【００１６】
（５）  マグネット部４ｍは、細長の偏平直方体状に形成することにより、長手方向両側にＳ極とＮ極をそれぞれ着磁したマグネット４ｍａとこのマグネット４ｍａの裏面側に配したバックヨーク４ｍｙとの組合わせにより構成したため、ロータリソレノイド１のサイズ設計及び性能設計に対する設計自由度を高めることができる。
【００１７】
（６）  好適な態様により、界磁部６に、単一コイル６ｃを装填するＥ形ヨーク１２を設ければ、Ｅ形ヨーク１２による磁気回路が構成されるため、ロータリソレノイド１の高効率化及び高性能化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好適実施形態に係るロータリソレノイドの断面正面図、
【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図、
【図３】図１中Ｂ−Ｂ線断面図、
【図４】同ロータリソレノイドにおける可動体部の分解正面図、
【図５】同ロータリソレノイドにおける可動体部の一部を示す底面図、
【図６】同ロータリソレノイドを駆動させる際の電気系統の結線図、
【図７】同ロータリソレノイドの駆動説明図、
【図８】同ロータリソレノイドの他の駆動説明図、
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２０】
まず、本実施形態に係るロータリソレノイド１の全体構成について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２１】
ロータリソレノイド１はプラスチック等の非磁性材で形成したケーシング２を有し、このケーシング２は、図２に示すように、ケーシング本体部２ｍとこのケーシング本体部２ｍの開口部を閉塞するケーシング蓋部２ｃからなる。また、３は磁性材により形成した丸棒状のシャフト（出力軸）であり、ケーシング本体部２ｍ及びケーシング蓋部２ｃの一側（上側）に偏した位置にそれぞれ設けた一対の軸受部２ｓ，２ｓにより回動自在に支持される。
【００２２】
一方、ケーシング２の内部に位置するシャフト３には可動体部４を固定する。可動体部４は、プラスチック等の非磁性材により形成した保持ブロック部１１を有する。保持ブロック部１１（可動体部４）は、図１に示すように、正面視が略三角形状となるため、この三角形における一つの角部に対応する位置Ｐ１にシャフト３を配するとともに、可動体部４の他端側４ｓにはマグネット部４ｍを配する。したがって、三角形における残りの二つの角部に対応する位置Ｐ２とＰ３には、マグネット部４ｍによるＳ極とＮ極がそれぞれ発生する。これにより、可動体部４（保持ブロック部１１）は、一端側４ｃがシャフト３に固定され、他端側４ｓが自由端となるため、シャフト３を支点に旋回可能となる。
【００２３】
この場合、保持ブロック部１１は、被覆することによりマグネット部４ｍを保持する。例示の場合、図４に示すように、保持ブロック部１１は保持ブロック本体部１１ｂとこの保持ブロック本体部１１ｂに付設する保持ブロックカバー部１１ｃにより構成するため、保持ブロック本体部１１ｂに形成した凹部にマグネット部４ｍを収容すれば、保持ブロック本体部１１ｂに付設する保持ブロックカバー部１１ｃにより保持される。この際、マグネット部４ｍは、全体が保持ブロック部１１により被覆されてもよいが、例示のように、保持ブロック部１１（可動体部４）の他端側４ｓにおける、界磁部６に対面する対向面の少なくとも一部に開口部１１ｓ…を形成し、マグネット部４ｍの少なくとも一部を露出させることが望ましい。具体的には、図５に示すように、保持ブロックカバー部１１ｃの全体を矩形枠状に形成するとともに、この枠内に一対の保持バンド部１１ｃｂ，１１ｃｂを一体に形成する。これにより、図６に示すように、マグネット部４ｍと界磁部６間のエアギャップＧａを最小限に設定可能になるため、マグネット部４ｍの磁気的特性を最大限に活かせる利点がある。
【００２４】
また、マグネット部４ｍは、細長の偏平直方体状に形成することにより、長手方向両側にＳ極とＮ極をそれぞれ着磁したマグネット４ｍａとこのマグネット４ｍａの裏面側に配したバックヨーク４ｍｙとの組合わせにより構成する。なお、マグネット部４ｍは、このように、マグネット４ｍａとバックヨーク４ｍｙの組合わせにより構成してもよいし、マグネット部４ｍのみを単独使用してもよい。マグネット部４ｍを単独使用する場合、保持ブロック部１１は磁性材により形成可能である。このように、マグネット部４ｍは、マグネット４ｍａを単独使用してもよいし、又はこのマグネット４ｍａとバックヨーク４ｍｙの組合わせにより構成してもよいなど、ロータリソレノイド１のサイズ設計及び性能設計に対する設計自由度を高めることができる。
【００２５】
一方、ケーシング２の内部には、単一コイル６ｃを有する界磁部６を配設する。この場合、単一コイル６ｃは、コイル軸方向Ｆｃにおける一方の端面６ｓをマグネット部４ｍ（マグネット４ｍａ）に対面させて配する。また、例示の場合、界磁部６には、単一コイル６ｃを装填するＥ形ヨーク１２を設ける。これにより、Ｅ形ヨーク１２による磁気回路が構成されるため、ロータリソレノイド１の高効率化及び高性能化に寄与できる。なお、２１は、プラスチック等の絶縁材により形成し、単一コイル６ｃを巻回したコイルボビンを示す。
【００２６】
さらに、ケーシング２の内部には、マグネット部４ｍの旋回範囲を所定の範囲Ｚｒに規制するための可動体規制部７を設ける。例示の可動体規制部７は、ケーシング２の内壁に形成した一対の規制壁面部２ｐ，２ｑと、保持ブロック部１１に形成することにより規制壁面部２ｐ，２ｑに当接して位置規制される被規制面部１１ｐ，１１ｑにより構成する。このような可動体規制部７を設ければ、ケーシング２の内壁及び保持ブロック部１１の一部を、可動体規制部７に兼用可能になるため、全体構造の更なる簡略化，コストダウン及びサイズダウンに寄与できる利点がある。
【００２７】
よって、このような本実施形態に係るロータリソレノイド１によれば、ケーシング２と、このケーシング２に設けた軸受部２ｓ…により回動自在に支持されるシャフト３と、一端側４ｃをシャフト３に固定し、かつ他端側４ｓを自由端にすることにより旋回可能なマグネット部４ｍを有する可動体部４と、ケーシング２に固定し、給電制御されることにより可動体部４を吸引又は反発可能な界磁部６とを備えるとともに、特に、三角形における一つの角部に対応する位置Ｐ１にシャフト３を配し、かつ残りの二つの角部に対応する位置Ｐ２とＰ３にＳ極とＮ極がそれぞれ生じるマグネット部４ｍを配した可動体部４と、コイル軸方向Ｆｃにおける一方の端面６ｓをマグネット部４ｍに対面させて配した単一コイル６ｃを有する界磁部６と、可動体部４が旋回する範囲を所定の範囲Ｚｒに規制する可動体規制部７とを備えてなるため、従来のロータリソレノイドに対して独立した界磁部の数量を半減させることができる。したがって、部品点数の削減による部品コストに対するコストダウンを図れるとともに、組立工数の低減による製造コストに対するコストダウンを図ることができる。また、シャフト３の軸直角方向における可動体部４の長さを短くできるとともに、可動体部４の変位空間の両側には界磁部６を配置しないため、ケーシング２を直方体状に形成する場合であっても、合理的な部品配置を容易に行うことができる。この結果、無用なデッドスペースの発生を大きく低減でき、ロータリソレノイド全体の小型コンパクト化を実現できる。
【００２８】
他方、図６は、ロータリソレノイド１における駆動回路Ｄを示す。駆動回路Ｄは、単一コイル６ｃから導出する一対の接続リード１３ａ，１３ｂに対して給電するための直流源３１と、この直流源３１から接続リード１３ａ，１３ｂに供給する直流電圧の給電又は給電停止を行うとともに、直流電圧の極性を反転させる極性切換を行う操作スイッチ３２を備える。
【００２９】
次に、本実施形態に係るロータリソレノイド１の使用方法及び動作について、図１〜図８を参照して説明する。
【００３０】
ロータリソレノイド１を使用する際には、図６に示すように、単一コイル６ｃの接続リード１３ａ，１３ｂに駆動回路Ｄを接続する。図６は、操作スイッチ３２を給電ポジションに切換えた状態を示す。したがって、単一コイル６ｃには給電が行われ、Ｅ形ヨーク１２には、図６に示すＳ極とＮ極が発生する。なお、マグネット４ｍａの極性（Ｓ極，Ｎ極）は、図６に示すとおりである。これにより、マグネット４ｍａのＳ極側はＥ形ヨーク１２のＮ極側に吸引されるとともに、マグネット４ｍａのＮ極側はＥ形ヨーク１２のＮ極側に対して反発する。この結果、シャフト３は図８に示す矢印Ｆｒ方向における時計方向に回動変位するとともに、可動体部４は、当該可動体部４の被規制面部１１ｑがケーシング２の規制壁面部２ｑに当接（係止）する図６に示す位置で停止する。
【００３１】
一方、この状態から操作スイッチ３２を給電停止ポジションに切換えた場合を想定する。この場合、図７に示すように、界磁部６には給電に基づく自らの磁極は発生しない。しかし、マグネット４ｍａによる磁界は維持されるため、マグネット４ｍａ及びＥ形ヨーク１２により形成される磁気回路により可動体部４の位置が保持される。図７に示す点線Ｍｍは、給電停止時における当該磁気回路を通る磁力線を示している。
【００３２】
他方、この状態から操作スイッチ３２を極性反転させた反転給電ポジションに切換えた場合を想定する。この場合、Ｅ形ヨーク１２には、図８に示すように、図６に示した極性に対して反転したＳ極とＮ極が発生する。これにより、マグネット４ｍａのＮ極側はＥ形ヨーク１２のＳ極側に吸引され、マグネット４ｍａのＳ極側はＥ形ヨーク１２のＳ極側に対して反発する。この結果、シャフト３は図８に示す矢印Ｆｒ方向における反時計方向に回動変位するとともに、可動体部４は、当該可動体部４の被規制面部１１ｐがケーシング２の規制壁面部２ｐに当接（係止）する図８に示す位置で停止する。図８に示す点線Ｍｐ，Ｍｑは、給電時における磁気回路を通る磁力線を示している。この際、シャフト３が回動変位する角度範囲は、図７に示す所定の範囲Ｚｒとなる。
【００３３】
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００３４】
例えば、保持ブロック部１１は、保持ブロック本体部１１ｂと保持ブロックカバー部１１ｃの組合わせにより構成した形態を例示したが、マグネット部４ｍをインサートすることにより保持ブロック部１１を一体成形（インサート成形）してもよい。また、界磁部６には、Ｅ形ヨーク１２を設ける形態が望ましいが、Ｅ形ヨーク１２とは異なる形態（形状）及びヨークを設けない形態を排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係るロータリソレノイドは、通路を開閉して所定の重さを有する物体を一つずつ通過させるゲート機構のように、シャフトを所定の角度範囲で反復的に回動変位させて使用する各種用途に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１：ロータリソレノイド，２：ケーシング，２ｓ：軸受部，２ｓ：軸受部，２ｐ：規制壁面部，２ｑ：規制壁面部，３：シャフト，４：可動体部，４ｃ：可動体部の一端側，４ｓ：可動体部の他端側，４ｍ：マグネット部，４ｍａ：マグネット，４ｍｙ：バックヨーク，６：界磁部，６ｓ：単一コイルの一方の端面，６ｃ：単一コイル，７：可動体規制部，１１：保持ブロック部，１１ｓ…：開口部，１１ｐ：被規制面部，１１ｑ：被規制面部，１２：Ｅ形ヨーク，Ｐ１：角部，Ｐ２：角部，Ｐ３：角部，Ｆｃ：コイル軸方向，Ｚｒ：所定の範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005613731.tif 000008
【図８】
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