(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、マグネットを設けてなる可動部と、前記ケーシングに対して固定し、かつ前記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前記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と、前記鉄芯の先端に配して前記可動部の可動角度範囲を規制する一対のストッパ部を備えるロータリソレノイドにおいて、前記ケーシングの内部に嵌合する内部ブロックを備え、この内部ブロックに、前記可動部に対向する小孔部を形成した端面部を有する鉄芯収容部を設けるとともに、前記電磁コイル部を装着する一対のボビンケース部を設け、前記鉄芯収容部に、一部が前記小孔部から突出して前記ストッパ部を構成するストッパブロック及びこのストッパブロックと前記ケーシング間に介在する前記鉄芯を収容してなることを特徴とするロータリソレノイド。
【請求項２】
前記ストッパ部は、ゴム材を用い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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシャフト部を一定の角度範囲で反復的に回動変位させるロータリソレノイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シャフト部を一定の角度範囲で反復的に回動変位させるロータリソレノイドは、例えば、実開平７−４３７２３号公報で知られている。
【０００３】
この種のロータリソレノイドは、ケーシングに回動自在に支持されるシャフト部を備え、このシャフト部の外周面に、マグネットロータを同軸的に取付けるとともに、当該マグネットロータの外周面に対して１８０゜対向する位置に、鉄芯を有する一対の電磁コイル部を配設して構成し、使用時には、シャフト部に被規制部を取付けるとともに、当該被規制部の移動軌跡上に一対の規制ストッパを配設して当該被規制部の移動を規制する。これにより、電磁コイル部を通電制御すれば、シャフト部を一定の角度範囲で反復的に回動変位させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のロータリソレノイドは次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、マグネットロータに対する非通電時の保持力の大きさを容易に設定できないため、使い勝手及び汎用性に難がある。
【０００６】
第二に、シャフト部の回動角度範囲は、規制ストッパにより規制されるため、当該角度範囲が狭くなるに従って、トルク及び効率の低下を招く。
【０００７】
第三に、構造の複雑化及び部品点数の増加により、ロータリソレノイド全体の大型化及び高コスト化を招くとともに、信頼性の低下を招く。
【０００８】
本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、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れるロータリソレノイドの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、ケーシング２に回動自在に支持されるシャフト部３と、このシャフト部３に一端５ｓを固定し、かつ他端５ｔを自由端にするとともに、マグネット４を設けてなる可動部５と、ケーシング２に対して固定し、かつ可動部５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５を選択的に吸引する鉄芯６ａ，６ｂを有する一対の電磁コイル部７ａ，７ｂと、鉄芯６ａ，６ｂの先端６ａｓ，６ｂｓに配して可動部５の可動角度範囲を規制する一対のストッパ部８ａ，８ｂを備えるロータリソレノイド１において、ケーシング２の内部に嵌合する内部ブロック１２を備え、この内部ブロック１２に、可動部５に対向する小孔部１３ａ，１３ｂを形成した端面部１４ａ，１４ｂを有する鉄芯収容部１０ａ，１０ｂを設けるとともに、電磁コイル部７ａ…を装着する一対のボビンケース部１１ａ，１１ｂを設け、鉄芯収容部１０ａ…に、一部が小孔部１３ａ…から突出してストッパ部８ａ…を構成するストッパブロック１５ａ，１５ｂ及びこのストッパブロック１５ａ…とケーシング２間に介在する鉄芯６ａ…を収容してなることを特徴とする。
【００１０】
この場合、好適な実施の形態により、ストッパ部８ａ…には、ゴム材を用いることができる。
【００１１】
これにより、一対の電磁コイル部７ａ，７ｂを通電制御し、各電磁コイル部７ａ…の鉄芯６ａ…の先端６ａｓ…に同時にＮ極（又はＳ極）を発生させれば、可動部５のマグネット４は、一方の電磁コイル部７ａ…に吸引され、かつ他方の電磁コイル部７ｂ…に対して反発する。したがって、可動部５は電磁コイル部７ａ又は７ｂに対して選択的に吸引されるため、電磁コイル部７ａ…に対する通電方向を切換えば、シャフト部３は一定の角度範囲で回動変位する。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
まず、本実施例に係るロータリソレノイド１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
ロータリソレノイド１は磁性体で形成したケーシング２を備える。ケーシング２はケーシング本体部２ｐとこのケーシング本体部２ｐの開口を閉塞するケーシング蓋部２ｑからなり、このケーシング２の一側に偏した位置にシャフト部３が回動自在に支持される。この場合、シャフト部３は非磁性体により形成し、ケーシング２に取付けた一対の軸受部２１，２２により支持される。
【００１５】
一方、ケーシング２の内部に位置するシャフト部３には、可動部５の一端５ｓを固定する。可動部５は合成樹脂により一体成形した矩形可動板２３を有し、この矩形可動板２３の中間部に直方体状のマグネット４をインサートするとともに、矩形可動板２３の一端をシャフト部３に固定する。この場合、矩形可動板２３の一端に設けた挿通孔部２３ｈにシャフト部３を挿入し、このシャフト部３及び挿通孔部２３ｈの径方向に設けた貫通孔に断面Ｃ形の止ピン２４を圧入して固定する。これにより、可動部５の他端５ｔは自由端となる。なお、矩形可動板２３の両端面にはマグネット４の異磁極がそれぞれ現れる（図３参照）。
【００１６】
他方、合成樹脂により一体成形した内部ブロック１２を備える。内部ブロック１２は全体をＵ形状に形成してケーシング２の内部に嵌合する。内部ブロック１２の両側には電磁コイル部７ａ，７ｂを装着（嵌着）する一対のボビンケース部１１ａ，１１ｂを設ける。各ボビンケース部１１ａ，１１ｂは中心側に鉄芯６ａ，６ｂを収容（嵌着）する鉄芯収容部１０ａ，１０ｂを有するとともに、この鉄芯収容部１０ａ，１０ｂには、可動部５に対向する小孔部１３ａ，１３ｂを形成した端面部１４ａ，１４ｂを有する。これにより、各鉄芯収容部１０ａ，１０ｂには、一部が小孔部１３ａ，１３ｂから突出してストッパ部８ａ，８ｂを構成するストッパブロック１５ａ，１５ｂ及びこのストッパブロック１５ａ…とケーシング２間に介在する鉄芯６ａ，６ｂを収容できる。
【００１７】
この場合、ボビンケース部１１ａ，１１ｂに装着する電磁コイル部７ａ，７ｂは、予め、空芯コイルとして巻回製造し、この空芯コイルをボビンケース部１１ａ，１１ｂに外側から嵌着する。本発明ではストッパ部８ａ，８ｂの配設スペースを別途確保する必要がないため、その分、電磁コイル部７ａ，７ｂを大型化でき、全体を長方形枠形の角形コイルとして製作する。したがって、高出力かつ高応答の電磁コイル部７ａ，７ｂを得ることができる。なお、電磁コイル部７ａ，７ｂは、必要により接着剤等を用いてボビンケース部１１ａ，１１ｂに固定する。また、各電磁コイル部７ａと７ｂは可動部５におけるマグネット４の両側にそれぞれ対向するため、可動部５を吸引した際に、当該可動部５の端面に対して各電磁コイル部７ａ…の軸線が略直角となるように角度選定する。したがって、ケーシング２は各電磁コイル部７ａ…が可動部５に対して一定の位置関係及び角度関係となるように、その形状が選定されている。
【００１８】
さらに、ストッパブロック１５ａ，１５ｂは全体をゴム材により一体形成し、鉄芯収容部１０ａ，１０ｂに収容した際には、図４に示すように、小孔部１３ａ，１３ｂから一部が長さＬだけ球面状に突出する。ストッパ部８ａ，８ｂをこのようなストッパブロック１５ａ，１５ｂで形成することにより、可動部５が衝突した際の衝撃を緩和することができるとともに、可動部５を端面部１４ａ，１４ｂに近接した位置に停止させることができる。また、鉄芯６ａ，６ｂは電磁コイル部７ａ，７ｂの形状に合わせて直方体状に形成する。
【００１９】
よって、内部ブロック１２にストッパブロック１５ａ，１５ｂと鉄芯６ａ，６ｂを収容した状態でケーシング２の内部に収容（嵌合）すれば、ストッパブロック１５ａ，１５ｂと鉄芯６ａ，６ｂは端面部１４ａ，１４ｂとケーシング２の内面間に固定される。この際、ストッパブロック１５ａ，１５ｂの厚さを若干大きめに形成すれば、収容した際にストッパブロック１５ａ，１５ｂが僅かに弾性圧縮し、鉄芯６ａ，６ｂをガタ無く収容できる。
【００２０】
ところで、このような構造を採用することにより、鉄芯６ａ…の先端６ａｓ…の位置を容易に選定することができ、非通電時の可動部５に対する保持力を任意に設定できる。即ち、図４に示すように、鉄芯６ａ…の長さを、Ｘ１，Ｘ２のように変更し、鉄芯６ａ…の先端６ａｓ…の位置を選定すれば、ロータリソレノイド１の用途等に対応して可動部５に対する保持力を設定できる。なお、保持力の大きさを設定する必要性については後述する。その他、図中、３０は温度ヒューズであり、内部ブロック１２に設けた収容凹部３１に収容する。また、３２は電磁コイル部７ａ…に接続するリード線の引出孔、３３，３３はケーシング本体部２ｐとケーシング蓋部２ｑを結合する固定ネジの挿通孔を示す。
【００２１】
次に、本実施例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４を参照して説明する。
【００２２】
まず、ロータリソレノイド１は図３に示す制御部４０に接続する。この場合、ロータリソレノイド１の各電磁コイル部７ａ，７ｂは並列接続して制御部４０に接続する。制御部４０は各電磁コイル部７ａ，７ｂに対する通電方向を交互に切換える機能を有し、これにより、可動部５に対向する各電磁コイル部７ａ，７ｂにおける鉄芯６ａ，６ｂの先端６ａｓ，６ｂｓの磁極を同時にＮ極又はＳ極に切換えることができる。図３は当該先端６ａｓ，６ｂｓの磁極が同時にＮ極に切換えられた状態を示し、この状態では、可動部５におけるマグネット４のＳ極側は鉄芯６ｂ側に吸引されるとともに、マグネット４のＮ極側は鉄芯６ａ側から反発される。したがって、制御部４０により各電磁コイル部７ａ，７ｂに対する通電方向を交互に切換えれば、可動部５を反復移動させることができる。そして、この際、可動部５の可動角度範囲はストッパ部８ａ，８ｂにより規制される。
【００２３】
よって、例えば、シャフト部３に不図示のゲート部材を取付ければ、ロータリソレノイド１を不図示の通路を開閉して一定の重さを有する物品を一つずつ通過させるゲート機構に利用できる。
【００２４】
ところで、このようなゲート機構では、ゲート部材の開閉速度とゲート部材の停止時における保持力が問題となる。保持力の大きさは、前述のように、鉄芯６ａ…の先端６ａｓ…の位置を選定することにより任意に変更できる。即ち、保持力は当該先端６ａｓ…の位置を吸引時の可動部５（マグネット４）に近づければ大きくなるとともに、離せば小さくなる。一方、保持力を大きくすれば、可動部５の反復速度を高速化できないとともに、当該反復速度を高速化しようとすれば、保持力を小さくせざるを得ない。したがって、上述したゲート部材が停止している際に物品を支えることができる必要最小限の保持力を設定することにより、可動部５の反復速度を高速化することが求められる。
【００２５】
このように、本実施例に係るロータリソレノイド１は、基本的に、可動部５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ため、使い勝手及び汎用性を高めることができるとともに、従来のロータリソレノイドのように、シャフト部３の回動角度範囲が最大範囲よりも狭い範囲で使用せざるを得ないという原理上の問題は生じないため、トルク及び効率を向上させることができる。また、構造の単純化及び部品点数の削減により、ロータリソレノイド１全体の小型コンパクト化，低コスト化及び信頼性向上を実現できる。
【００２６】
加えて、本実施例に係るロータリソレノイド１は、ストッパ部８ａ，８ｂを鉄芯６ａ，６ｂの前端前方に設けたため、電磁コイル部７ａ，７ｂの大型化と角形化を図ることができ、高出力かつ高応答の電磁コイル部７ａ，７ｂを得ることができる。しかも、可動部５が衝突した際の衝撃を緩和できるとともに、可動部５を端面部１４ａ，１４ｂに近接した位置に停止させることができる。特に、衝撃は鉄芯６ａ，６ｂを介してケーシング２に伝達されるため、衝撃はボビンケース部１１ａ，１１ｂに直接伝達されず、耐久性能を飛躍的に向上させることができる。さらに、鉄芯６ａ，６ｂをネジ等により固定する必要がないため、副次的効果として、部品点数の削減及び組立性の大幅な向上を図ることができる。
【００２７】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例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。
【００２８】
【発明の効果】
このように、本発明は、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、マグネットを設けてなる可動部と、ケーシングに対して固定し、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と、鉄芯の先端に配して可動部の可動角度範囲を規制する一対のストッパ部を備えるロータリソレノイドにおいて、ケーシングの内部に嵌合する内部ブロックを備え、この内部ブロックに、可動部に対向する小孔部を形成した端面部を有する鉄芯収容部を設けるとともに、電磁コイル部を装着する一対のボビンケース部を設け、鉄芯収容部に、一部が小孔部から突出してストッパ部を構成するストッパブロック及びこのストッパブロックとケーシング間に介在する鉄芯を収容してなるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２９】
（１）  可動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ため、使い勝手及び汎用性を高めることができる。
【００３０】
（２）  従来のロータリソレノイドのように、シャフト部の回動角度範囲が最大範囲よりも狭い範囲で使用せざるを得ないという原理上の問題は生じないため、トルク及び効率を向上させることができる。
【００３１】
（３）  構造の単純化及び部品点数の削減により、ロータリソレノイド全体の小型コンパクト化，低コスト化及び信頼性向上を実現できる。
【００３２】
（４）  ストッパ部を鉄芯の前端前方に設けたため、電磁コイル部の大型化と角形化を図ることができ、高出力かつ高応答の電磁コイル部を得ることができる。
【００３３】
（５）  可動部が衝突した際の衝撃を緩和できるとともに、可動部を端面部に近接した位置に停止できる。特に、衝撃は鉄芯を介してケーシングに伝達されるため、衝撃はボビンケース部に直接伝達されず、耐久性能を飛躍的に向上させることができる。
【００３４】
（６）  ケーシングの内部に嵌合する内部ブロックに、可動部に対向する小孔部を形成した端面部を有する鉄芯収容部を設けるとともに、電磁コイル部を装着する一対のボビンケース部を設け、鉄芯収容部に、一部が小孔部から突出してストッパ部を構成するストッパブロック及びこのストッパブロックとケーシング間に介在する鉄芯を収容したため、鉄芯をネジ等により固定する必要がなくなり、部品点数の削減及び組立性の大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るロータリソレノイドの断面正面図、
【図２】同ロータリソレノイドの縦断側面図、
【図３】同ロータリソレノイドの電気系統の結線図、
【図４】同ロータリソレノイドにおける鉄芯を含む周辺の断面正面図、
【符号の説明】
１      ロータリソレノイド
２      ケーシング
３      シャフト部
４      マグネット
５      可動部
５ｓ    可動部の一端
５ｔ    可動部の他端
６ａ…    鉄芯
６ａｓ…  鉄芯の先端
７ａ…    電磁コイル部
８ａ…    ストッパ部
１０ａ…  鉄芯収容部
１１ａ…  ボビンケース部
１２      内部ブロック
１３ａ…  小孔部
１４ａ…  端面部
１５ａ…  ストッパブロック
【図１】
0003649952.tif 000002
【図２】
0003649952.tif 000003
【図３】
0003649952.tif 000004
【図４】
0003649952.tif 000005