(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体内同軸上に配置され、円筒形状のコイルボビンに巻回されたコイルからなる一対の第一コイル部材及び第二コイル部材と、
前記第一コイル部材及び第二コイル部材の円筒内部に固定された第一固定鉄心及び第二固定鉄心と、
前記第一固定鉄心と第二固定鉄心との間を軸方向に移動可能であって、その第一コイル部材及び第二コイル部材の内側端面に装着された緩衝材に対して当接するストッパが突設されたプランジャとを有するダブルソレノイドにおいて、
前記プランジャの軸方向に穿設された貫通孔を通って当該プランジャに固定された中空円筒形状のシャフトと、
前記第一コイル部材及び第二コイル部材の軸心上に位置するように前記本体に対して固設された支持ロッドとを備え、
前記シャフトが、前記支持ロッドにはめ込まれ、前記プランジャの駆動に合わせて前記支持ロッドを摺動することを特徴とするダブルソレノイド。
【請求項２】
請求項１に記載のダブルソレノイドにおいて、
前記支持ロッドは、前記シャフトとの摺動部がポリフェニレンスルフィドにグラファイトを混入させたものであることを特徴とするダブルソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電された一対のコイルに発生する磁界によってプランジャを軸方向に往復運動させるダブルソレノイドに関し、特にプランジャを高速駆動させるダブルソレノイドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からソレノイドは各種方面で利用されているが、そのような中、高速駆動するものとしては、例えば無杼織機における緯糸係止ピン装置などへの利用が挙げられる。その緯糸係止ピン装置は、緯糸を貯留ドラム上に巻き付けて貯留するためのものであり、緯糸が所定時間内に所定の長さだけ解放されて緯入れ動作が実行できるように係止ピンが設けられている。そして、その所定のタイミングで係止ピンを突出或いは引き込むためにソレノイドが利用されている。
更に緯糸係止ピン装置は、往復運動するプランジャによって係止ピンが緯糸を巻付け貯留するドラムの表面に対して進退動作を行い、緯糸がドラムから解放されるのを禁止する係止位置と、これを許容する解放位置とをとるよう構成されたものである。この係止ピンを動作させるための機構としては、いわゆるシングルソレノイドやダブルソレノイドが利用されている。
【０００３】
そのうちダブルソレノイドは、シングルソレノイドに比べて大型化するものの、応答性の良さから緯糸係止ピン装置への利用が見られる。ダブルソレノイドの一例としては、特開平２−３００３５２号公報に開示されたものを挙げることができる。図３は、当該公報に掲載された緯糸係止ピン装置のダブルソレノイドを示した断面図である。
このダブルソレノイドは、ピンシャフト１１１と第一コイル１２１及び第二コイル１２２とを主要部材として構成されたものであり、ボディ１２３とカバー１２４とからなる本体に一体に収納されている。ボディ１２３の底部及びカバー１２４には同軸上に透孔が穿設され、ピンシャフト１１１が軸方向に移動可能なようにブッシュ１４１，１４２に摺接支持されている。
【０００４】
ピンシャフト１１１は、非磁性体からなる棒部材の中央部に円板状のストッパ１１２が固定され、更にそのストッパ１１２の両側に筒状のプランジャ１１３，１１４が固着されている。
第一コイル１２１と第二コイル１２２は、それぞれ筒状のフレーム１３１，１３２に内装され、その中央側端部にはダンパブラケット１３３，１３４が、そして両端部には固定鉄心１３５，１３６が嵌合されて上下に２個のソレノイドが構成されている。これらは、ダンパブラケット１３３，１３４の間に設けられたリング状のスペーサ１３７を介して位置決めされている。
また、ダンパブラケット１２３，１２４の内側には、ストッパ１１２が衝突した際に衝撃をやわらげるためのダンパ１３８，１３９が取り付けられている。
【０００５】
そこで、第一コイル１２１及び第二コイル１２２が交互に通電され、励磁された各固定鉄心１３５，１３６へプランジャ１１３，１１４がそれぞれ吸引される。従って、ピンシャフト１１１は、第一コイル１２１が通電されれば図示する係止位置に突出し、ピンシャフト１１１の先端がドラムＤの挿入孔（不図示）内に進入し、ドラムＤの表面に巻き付けられた緯糸が係止して貯留される。一方、第二コイル１２２が通電されればピンシャフト１１１は引き込まれ、緯糸は解放されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、緯糸係止ピン装置に使用される従来のダブルソレノイドは、そのシャフト１１１が中実であるため、プランジャ１１３，１１４を含む可動部分が重くなってしまい、応答性が損なわれていた。
また、プランジャ１１３，１１４を高速駆動させるには、その動きが滑らかであることが要求されるが、従来のダブルソレノイドは、シャフト１１１を２箇所のブッシュ１４１，１４２で支持する構成としているため、ブッシュ１４１，１４２の軸がずれている場合には、上下方向に移動するシャフト１１１の摺動抵抗が大きくなってしまい、駆動速度を低下させる問題があった。
従って、駆動速度を上げるにはブッシュ１４１，１４２の正確な心出しが要求されるが、そのためにはブッシュ１４１，１４２が固定される部品のみならず、関連する各部品への寸法精度が非常に高いレベルで要求されることとなり、各部品の加工が困難となり、歩留まりが悪くなる問題や、ダブルソレノイド自体のコストをアップさせるという問題がを生じさせていた。
【０００７】
一方、例えばシャフト１１１が摺動するブッシュ１４１，１４２との摺動接触面積を大きくすることで、ブッシュ１４１，１４２の摩耗量を減少させてダブルソレノイドの耐久性を向上させることができる。しかし、摺動接触面積を大きくすることは、それだけシャフト１１１の摺動抵抗を大きくし、応答性及び駆動速度の低下を招くことになる。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点を解消すべく、簡易な製造で高速駆動を可能にしたダブルソレノイド、また耐久性向上とともに高速駆動を可能にしたダブルソレノイドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のダブルソレノイドは、本体内同軸上に配置され、円筒形状のコイルボビンに巻回されたコイルからなる一対の第一コイル部材及び第二コイル部材と、前記第一コイル部材及び第二コイル部材の円筒内部に固定された第一固定鉄心及び第二固定鉄心と、前記第一固定鉄心と第二固定鉄心との間を軸方向に移動可能であって、その第一コイル部材及び第二コイル部材の内側端面に装着された緩衝材に対して当接するストッパが突設されたプランジャとを有するものであって、前記プランジャの軸方向に穿設された貫通孔を通って当該プランジャに固定された中空円筒形状のシャフトと、前記第一コイル部材及び第二コイル部材の軸心上に位置するように前記本体に対して固設された支持ロッドとを備え、前記シャフトが、前記支持ロッドにはめ込まれ、前記プランジャの駆動に合わせて前記支持ロッドを摺動することを特徴とする。
【００１０】
よって、一対の第一コイル部材及び第二コイル部材が交互に通電されると、プランジャが第一固定鉄心及び第二固定鉄心に交互に吸引され、そのプランジャと一体に形成されたシャフトが支持ロッドを摺動する。
従って、シャフトは支持ロッド１本で支持されて摺動するため、従来のように支持部の軸ズレによって摺動抵抗を大きくしてしまうことがなく、加えて、シャフトが中空になって軽量化されて高速駆動が可能となった。
また、シャフトを支持ロッド１本で支持するため、従来のように極めて厳格な心出し精度が要求されることがなくなり、各部品に要求される寸法精度及び、組み付け精度が低いレベルでよく、ダブルソレノイドの製造が簡易なものとなった。
【００１１】
また、本発明のダブルソレノイドは、前記支持ロッドが、前記シャフトとの摺動部をポリフェニレンスルフィドにグラファイトを混入させたものとしたことを特徴とする。
よって、ブッシュとシャフトの摺動接触面積が大きくなったため耐久性が向上するとともに、その摺動抵抗が極めて低いため、シャフトの動きが滑らかで高速駆動が可能となった。
また、ネジで支持ロッドを固定している為、ブッシュの摩耗が発生した場合、交換が容易であり、支持ロッドのみの組み換えですむ為、コストが低減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるダブルソレノイドの一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２は、ダブルソレノイドの一実施の形態を示した断面図であり、特に図１は引き込み時、図２は突出時の状態を示した図である。なお、本実施の形態のダブルソレノイドは、前記従来例でも示したように無杼織機における緯糸係止ピン装置に使用するものとして以下に説明する。
ダブルソレノイド１は、巻線の方向が逆向きである第一コイル１１と第二コイル２１とを主要部として、それぞれボディ２内に第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０が構成されている。
【００１３】
第一コイル部材１０は、円筒形状のコイルボビン１２に巻回された第一コイル１１が、その外周を取り巻くフレーム１３、とコイルボビン１２を上下から挟み込むプレート１４，１５とを組み付けて形成されたヨークによって画設されて構成されている。
一方、第二コイル部材２０は、第一コイル部材１０と対称的に構成され、円筒形状のコイルボビン２２に巻回された第一コイル２１が、その外周を取り巻くフレーム２３と、コイルボビン２２を上下から挟み込むプレート２４，２５とを組み付けて形成されたヨークによって画設されている。
【００１４】
そして、このような第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０は、その中間に非磁性材からなる管形状のスペーサ３を介在させて有底円筒形状のボディ２内に装填され、そのボディ２の開口部が、ネジ止めされたカバー４によって閉じられている。このボディ２とカバー４とで本体が形成されている。
この場合、第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０は、ボディ２に対して固定されることなく各々が独立して設けられているが、一端面のプレート１４がボディ２底面との間に緩衝材としてのクッションゴム１６を、他端面のプレート２４がカバー４との間に同様に緩衝材としてのクッションゴム２６を挟み込んで位置決めされている。
従って、本実施の形態のダブルソレノイド１は、第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０がボディ２内を軸方向（図面上下方向）に移動可能なよう自由度をもって構成されている。
【００１５】
ダブルソレノイド１は、第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０の上下方向からそれぞれのコイルボビン１２，２２内に、円筒形状の固定鉄心１７，２７が嵌合されている。そして、第二コイル部材２０に設けられた固定鉄心２７には、カバー４に対してネジ３１によって固定された軸受３２が挿入されている。その軸受３２には、固定鉄心１７，２７の両方にまたがって軸受ロッド３３が設けられている。そして、その軸受ロッド３３には、パイプ形状のブッシュ３４が被覆されている。ブッシュ３４は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）にグラファイトを混入させて成形したものである。なお、この軸受ロッド３３、軸受３２及びブッシュ３４が、請求項１に記載の「支持ロッド」に該当する。
軸受ロッド３３及びブッシュ３４からなる案内部材は、第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０の軸上に配設され、シャフト３５がブッシュ３４にはめ込まれ摺接されている。
【００１６】
シャフト３５は、非磁性材で形成された薄肉なパイプであって、その下端には、このダブルソレノイド１が緯糸係止ピン装置として機能するよう係止ピン３６が取り付けられている。
また、シャフト３５の略中央には円筒形状のプランジャ３７が固定され、そのシャフト３５と一体のものとなっている。更に、そのプランジャ３７の略中央には直交方向に張り出したストッパ３７ａが形成され、そのストッパ３７ａに対して第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０のプレート１５，２５に緩衝材としてのクッションゴム１９，２９が固着されている。
【００１７】
このようなダブルソレノイド１は、第一コイル部材１０を構成するフレーム１３及びプレート１４，１５、第二コイル部材２０を構成するフレーム２３及びプレート２４，２５、そして固定鉄心１７，２７及びプランジャ３７は磁性体材料で形成されている。そして、励磁された第一コイル１１によってフレーム１３、プレート１４，１５、固定鉄心１７及びプランジャ３７を通る磁気回路が形成される第一ソレノイドと、励磁された第二コイル２１によってフレーム２３、プレート２４，２５、固定鉄心２７及びプランジャ３７を通る磁気回路が形成される第二ソレノイドとによってダブルソレノイドが構成されている。
また、固定鉄心１７，２７は、プランジャ３７との磁束の通りを良くするために図示するような断面円錐状の円形突起が形成されている。
【００１８】
ボディ２の底面には中心に貫通孔２ａが穿設され、そこから係止ピン３６が突設されている。本実施の形態のダブルソレノイド１は、無杼織機緯糸係止ピン装置に使用することを想定したものであるが、例えばその貫通孔２ａから風綿などがボディ２内に侵入しないように、係止ピン３６の回りに異物侵入阻止部材としてリング形状のフェルト４１が嵌装されている。
また、ダブルソレノイド１には、第一コイル１１へ通電するためのリード線４３と、第二コイル２１へ通電するためのリード線４４とが、カバー４に嵌合されたリード線ブッシュ４２を通してボディ２内に拡設された配線室２ｂに導かれ、それぞれ不図示のコイル端子に接続されている。
【００１９】
次に、このような構成からなるダブルソレノイド１の作用について説明する。ダブルソレノイド１は、図１に示す状態で緯糸がドラムから解放されている。この場合、リード線４４を介して第二コイル２１が通電され、発生する磁界によってフレーム２３、プレート２４，２５、固定鉄心２７及びプランジャ３７を通る磁気回路が形成され、励磁された固定鉄心２７にプランジャ３７が吸引される。
よって、プランジャ３７と一体のシャフト３５が、その中にはめ込まれたブッシュ３４を摺動して上昇することによって、係止ピン３６が透孔２ａ内に引き込まれて図示する状態となる。
【００２０】
そして、第二コイル２１への通電が絶たれる一方、リード線３２を介して第一コイルが通電されれば、第二コイル部材２０側は非励磁状態となり、逆に第一コイル部材１０側が励磁状態となる。そのため、固定鉄心２７に吸引され上昇していたプランジャ３７が解放され、第一コイル部材１０側に発生する磁界によってフレーム１３、プレート１４，１５、固定鉄心１７及びプランジャ３７を通る磁気回路が形成されて励磁された固定鉄心１７にプランジャ３７が吸引される。
よって、図２に示すようにプランジャ３７と一体のシャフト３５がブッシュ３４を摺動して下降し、その先端の係止ピン３６が透孔２ａから突出される。このとき、突出された係止ピン３６によって緯糸がドラム上に巻き付けられ貯留されることとなる。
【００２１】
次いで、第一コイル１１への通電が絶たれて第二コイル２１が通電されれば、プランジャ３７は再び図１に示す位置へ上昇する。このように第一コイル１１と第二コイル２１とで通電・非通電が交互に繰り返えされ、それによって係止ピン３６の突出及び引き込み動作が行われる。
ところで、本実施の形態のダブルソレノイド１は、プランジャ３７が励磁された固定鉄心１７，２７に吸引されて上下動する際、ブッシュ３４にはめ込まれたシャフト３５が、そのブッシュ３４を摺動することによって、プランジャ３７、ひいては係止ピン３６の直線運動が案内される。ブッシュ３４は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）にグラファイトを混入させたものであって、シャフト３５との摺動抵抗は極めて低く、シャフト３５の移動は滑らかである。
【００２２】
また、係止ピン３６の突出及び引き込み動作を行う際、上下の固定鉄心１７，２７に吸引されるプランジャ３７が勢い良く動作し、そのプランジャ３７に突設されたストッパ３７ａが移動方向のクッションゴム１９，２９に衝突して停止する。
そのときの衝撃吸収作用を第一コイル１０側で示すならば、プランジャ３７による衝撃、即ちプランジャ３７の運動エネルギは、直接衝突するクッションゴム１９の変形によって一部吸収されるとともに第一コイル部材１０へ伝達され、軸方向に移動自在な第一コイル部材１０の運動エネルギに変換される。そして、その第一コイル部材１０の運動エネルギがボディ２底面との間のクッションゴム１６の変形によって吸収される。更には、第一コイル部材１０は複数の部材から構成されているため、伝達された運動エネルギは各部材に分散され、そこでも一部吸収されることとなる。
このような衝撃吸収作用は第二コイル２０の場合でも同様である。
【００２３】
従って、本実施の形態のダブルソレノイド１は、上下動するシャフト３５を１本のブッシュ３４で支持するようにしたため、従来の２箇所でシャフトを支持していたものに比べ格段に製造が容易になった。
即ち、本実施の形態のダブルソレノイド１では、シャフト３５が他の部品に干渉することなく滑らかに摺動するようにブッシュ３４を成形及び位置決めすればよく、従来のように２箇所の支持部の軸ズレを考慮する必要がなくなった。そのため、２個のブッシュの心出しをするために各部品の寸法精度などが要求された従来のものに比べ、部品寸法精度の許容範囲が広がり、組み付けも容易になったことから格段に製造が容易になった。また、これによってダブルソレノイド１のコストダウンにもなった。
また、本実施の形態のダブルソレノイド１は、シャフト３５を中空形状にして軽量化することによって応答性が高まり、高速駆動が可能となった。
【００２４】
なお、ブッシュ３４とシャフト３５との摺動接触面積が大きくなるが、そのブッシュ３４をＰＰＳにグラファイトを混入して成形した摺動抵抗の極めて低いものを採用しているため、プランジャ３７の高速駆動を低下させることはないし、また、このようにブッシュ３４とシャフト３５との摺動接触面積が広くなったのに伴ってブッシュ３５の単位面積当たりの摩耗量が減少し、ダブルソレノイド１の耐久性が上がった。
【００２５】
また、第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０がボディ２内を軸方向に移動が可能なよう自由度をもって構成したので、プランジャ３７の運動エネルギが第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０の運動エネルギへと変換され、衝撃によるプランジャ３７のジャンピングが極めて高いレベルで抑制された。
その要因を更に分析すれば、プランジャ３７の運動エネルギを第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０の運動エネルギへ変換したことで、プランジャと第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０とが受ける反発力の位相がずれ、不具合を生じさせるほどの跳ね返りが発生しなくなったこと、また、衝撃吸収能力が高まり、その反発力が極めて小さく抑えられるたことによる。
【００２６】
更に、本実施の形態のダブルソレノイド１は、複数の部材からなる第一コイル部材１０及び第二コイル部材２０の上下端にクッションゴム１６，２６を介在させてボディ２及びカバー４の箱体内に装填したので、そのクッションゴム１６，２６の弾性によって各部材寸法のバラツキが補正された。よって、部品寸法について極めて高い精度を追求する必要がなくなり、その点でコストの削減に寄与している。
また、ジャンピング防止専用の部材としてはクッションゴム１６，２６を設けたにすぎないので、ジャンピング防止に高い効果を奏するも、その構造をコンパクトにすることができた。よって、ダブルソレノイド型の高速性の効果と相まって、高速駆動が可能となった。
【００２７】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、緯糸係止ピン装置に使用するダブルソレノイドを示したが、これ以外の用途によるものであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、本体内同軸上に配置され、円筒形状のコイルボビンに巻回されたコイルからなる一対の第一コイル部材及び第二コイル部材と、第一コイル部材及び第二コイル部材の円筒内部に固定された第一固定鉄心及び第二固定鉄心と、第一固定鉄心と第二固定鉄心との間を軸方向に移動可能であって、その第一コイル部材及び第二コイル部材の内側端面に装着された緩衝材に対して当接するストッパが突設されたプランジャとを有するものであって、プランジャの軸方向に穿設された貫通孔を通って当該プランジャに固定された中空円筒形状のシャフトと、第一コイル部材及び第二コイル部材の軸心上に位置するように本体に対して固設された支持ロッドとを備え、シャフトが、支持ロッドにはめ込まれ、プランジャの駆動に合わせて支持ロッドを摺動する構成としたので、簡易な製造で高速駆動を可能にしたダブルソレノイド提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるダブルソレノイドの一実施の形態を示した、係止ピン引き込み時の断面図である。
【図２】本発明にかかるダブルソレノイドの一実施の形態を示した、係止ピン突出時の断面図である。
【図３】ダブルソレノイドの従来例を示した断面図である。
【符号の説明】
１          ダブルソレノイド
２          ボディ
４          カバー
１０        第一コイル部
１７        固定鉄心
２０        第二コイル部
２７        固定鉄心
３３        軸受ロッド
３４        ブッシュ
３５        シャフト
３６        係止ピン
３７        プランジャ
【図１】
0003581562.tif 000002
【図２】
0003581562.tif 000003
【図３】
0003581562.tif 000004