(57)【要約】【課題】静止時に可動部材を左右のいずれか一端に保持させると共に、起動時にコイルを流れる電流と永久磁石よる磁力との相互作用によって発生する電磁力を減少させることのない電動アクチュエータを提供すること。【解決手段】主コイル１４０が巻回された固定部材１５０と、主コイルの巻回面に直交する磁力を生成する永久磁石１３０ａ、１３０ｂが取り付けられた可動部材１２０を有し、永久磁石によって生成された磁力と主コイルを流れる電流との相互作用により生じる力によって可動部材が移動する電磁アクチュエータにおいて、永久磁石と協働して可動部材を移動経路の両端の位置に保持する磁性体１６０を固定部材の中央部に設けるとともに、磁性体を囲繞するように副コイル１６５が巻回されていることによって上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主コイルが巻回された固定部材と、前記主コイルの巻回面に直交する磁力を生成する永久磁石が取り付けられた可動部材を有し、前記永久磁石によって生成された磁力と前記主コイルを流れる電流との相互作用により生じる力によって前記可動部材が移動する電磁アクチュエータにおいて、
前記永久磁石と協働して前記可動部材を移動経路の両端の位置に保持する磁性体を前記固定部材の中央部に設けるとともに、前記磁性体を囲繞するように副コイルが巻回されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記磁性体が三角形状をしており、前記副コイルが、前記磁性体を囲繞していることを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、物品の仕分けコンベヤ装置の分岐点において、物品の進行方向を変えるために使用されるスライドシューの進行方向を変更させるスイッチレールの揺動などに利用される電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図５に示したように、搬送面を構成する多数のスラット７２０が平行に並列してスラット７２０の両端を各々案内レール上を走行する駆動コンベヤチェーン７３０に連結し、これらのスラット７２０に沿ってコンベヤの進行方向Ｄに対して左右に摺動自在な仕分け用スライドシュー７１０を設けた物品Ｍの仕分けコンベヤ装置７００が知られている。このスライドシュー７１０は、隣接するスラット７２０の隙間でその脚部を挟持されており、常時は、この脚部が、スラット７２０の背面の両脇に平行に付設された一対の直進ガイドレールに誘導されることによって、多数のスラット７２０によって無端循環状に構成される搬送面の一端に停止した状態でコンベヤの走行とともに直進している。
【０００３】
このような物品Ｍの仕分けコンベヤ装置７００の分岐点VIの概略上面図を図６に示す。図６には、上述した一対の直進ガイドレールを構成する内側の直進ガイドレール７４２と外側の直進ガイドレール７４４を隠れ線で示している。また、仕分けコンベヤ装置７００の分岐点VI、すなわち、図６に示したような場所では、分岐搬送路７５０の分岐方向Ｂに沿うように分岐ガイドレール７４６、７４８が直進ガイドレール７４２から分岐して設けられている。そして、分岐ガイドレール７４６、７４８と直進ガイドレール７４２との分岐点Ａの位置には、スライドシュー７１０の進行方向を切り換えるために、直進方向Ｄと分岐方向Ｂの間を揺動可能に軸支されたスイッチレールが設けられている。このスイッチレールの揺動などに電磁アクチュエータが利用される。
【０００４】
このような電動アクチュエータとして、図４（ａ）に、その概略斜視図を示したように、取付アングル６５２ａ、取付ブロック６５２ｂ、２枚の対向するコイルフレーム６５４、６５６から構成され、コイルフレーム６５４、６５６にコイル６４０が巻回された固定部材６５０と、コイル６４０の巻回面に直交する垂直磁場を生成する一対で２組の永久磁石６３０ａ（Ｎ極）及び永久磁石６３０ｂ（Ｓ極）が各々異極が対峙するように左右に配置された一対の可動プレート６２２、６２４と間隔保持板６２６からなる可動部材６２０とを有している電動アクチュエータを、本出願人が既に開発している。
【０００５】
コイル６４０は、可動部材６２０に各々異極（Ｎ極及びＳ極）が対峙するように左右に配置された一対の永久磁石６３０ａ、６３０ｂにより生成される垂直磁場と直交する水平面内で巻回されているため、コイル６４０に通電することによって、垂直磁場とコイル６４０を流れる電流との相互作用により、垂直磁場の方向とコイル６４０を流れる電流の向きの双方に直交する向きの電磁力をコイル６４０が受ける。コイル６４０は、固定部材６５０により固定されているため、その反作用として可動部材６２０が推力を受けて揺動する。
【０００６】
この可動部材６２０を構成する可動プレート６２２の中心に、例えば、上述したスイッチレール等を揺動させるための揺動板６１０が垂設されている。また、可動部材６２０は、図示はされていないが揺動軸を中心に左右に移動する。さらに、永久磁石６３０ａ、６３０ｂと協働して可動部材６２０が中途半端な位置で止まらないように、移動経路の両端に保持するために磁性体６６０を固定部材６５０上に有している。左右いずれか一対の永久磁石６３０ａ、６３０ｂと磁性体６６０とが吸引することによって、コイル６４０の非通電時に、可動部材６２０は、移動経路の一端に保持される。図４（ａ）において参照符号６７０、６７５を付した穴は、取付用ねじ６７２、６７７と協働して、この電動アクチュエータ６００を上述した仕分けコンベヤ装置の搬送面の背後等に取り付けるための取付孔である。また、参照符号６９０を付した部材は、コイル６４０への給電線である。
【０００７】
なお、図４（ｂ）は、理解を助けるために、図４（ａ）に示した電動アクチュエータ６００を揺動軸６８０側から見たときの概略斜視図を示しており、参照符号については、主要部材のみを付している。揺動板６１０は、可動部材６２０の可動プレート６２２に垂設されると共に、その一端が揺動軸６８０によって軸支されており、コイル６４０への給電によって、図４（ａ）及び図４（ｂ）中に記載した矢印方向に揺動する（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００５−３０６５５１号公報
【特許文献２】特開２００５−３４８５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上述したような電動アクチュエータにおいては、コイルに通電されていないときには、固定部材に固着された磁性体と可動部材に固着された永久磁石とが吸引することによって、可動部材が移動経路の片側に保持するための保持力を発生することができるが、その保持力が、コイルに通電して可動部材を反対側に揺動させようとする場合に、コイルと永久磁石によって発生する電磁力を減少させる方向に働く。そのため、可動部材を右から左あるいは左から右へと移動させるための移動時間が長くなり、円滑な切換が妨げられる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、静止時に可動部材を左右のいずれか一端に保持させると共に、起動時にコイルを流れる電流と永久磁石よる磁力との相互作用によって発生する電磁力を減少させることのない電動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、主コイルが巻回された固定部材と、主コイルの巻回面に直交する磁力を生成する永久磁石が取り付けられた可動部材を有し、永久磁石によって生成された磁力と主コイルを流れる電流との相互作用により生じる力によって可動部材が移動する電磁アクチュエータにおいて、永久磁石と協働して可動部材を移動経路の両端の位置に保持する磁性体を固定部材の中央部に設けるとともに、磁性体を囲繞するように副コイルが巻回されていることによって、上記課題を解決するものである。なお、本発明における磁性体としては、特に限定されるわけではないが、永久磁石と協働して十分な吸引力が得られる鉄が好適に用いられる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、磁性体が三角形状をしており、副コイルが、磁性体を囲繞していることによって、上記課題をさらに解決するものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、主コイルが巻回された固定部材と、主コイルの巻回面に直交する磁力を生成する永久磁石が取り付けられた可動部材を有し、永久磁石によって生成された磁力と主コイルを流れる電流との相互作用により生じる力によって可動部材が移動する電磁アクチュエータにおいて、永久磁石と協働して可動部材を移動経路の両端の位置に保持する磁性体を固定部材の中央部に設けるとともに、磁性体を囲繞するように副コイルが巻回されていることによって、起動時に磁性体と永久磁石の吸引力によって発生する保持力が副コイルに所定の方向に電流を流すことによりうち消されるため、起動力の減少を抑えることができ、主コイルによる電磁力を有効に利用することができる。また、可動部材が一端から他端へ移動する移動時間を短縮することができる。保持力の発生・低減及び可動部材の揺動は、電磁力によるものであって、接触部分がないため、低騒音であり摩耗などが発生しない。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、磁性体が三角形状をしており、副コイルが、磁性体を三角形状に囲繞していることによって、円形の磁性体を用いた場合に比べて、磁性体と永久磁石の重なりを大きくすることができ、保持力を大きくすることができる。さらに、副コイルと永久磁石の重なりも大きくすることができるため、副コイルによる保持力の相殺効果を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の電動アクチュエータは、図４に示した従来の電動アクチュエータと外観は、磁性体に副コイルが巻回されている以外は同じであるので、本発明の構造を理解するに当たっては、図４に示した斜視図を参照されたい。そこで、図１は、本発明の電動アクチュエータ１００を下側から見たときの平面図である。図４に示した従来の電動アクチュエータと対応する部材については、三桁目を１として、下二桁を図４に示した符号と同じにした参照符号を付している。この平面図は、可動部材１２０が左右のどちらにも振れていない状態を示しているが、通常は、静止時においては、可動部材１２０の左右に異極（Ｎ極及びＳ極）が対峙するように固設された永久磁石１３０ａ、１３０ｂと磁性体１６０が吸引して、移動経路の左右のどちらかに静止している。
【００１６】
図１から明らかなように、取付アングル１５２ａ、取付ブロック１５２ｂ、２枚の対向するコイルフレーム１５４、１５６から構成され、コイルフレーム１５４、１５６に主コイル１４０が巻回された固定部材１５０と、主コイル１４０の巻回面に直交する磁場を生成する一対で２組の永久磁石１３０ａ（１３０ｂ）、１３０ｂ（１３０ａ）が各々異極（Ｎ極及びＳ極）が対峙するように左右に配置された一対の可動プレート１２２、１２４と間隔保持板１２６からなる可動部材１２０とを有している。
【００１７】
主コイル１４０は、可動部材１２０に各々異極（Ｎ極及びＳ極）が対峙するように左右に配置された一対の永久磁石１３０ａ、１３０ｂにより生成される垂直磁場と直交する水平面内で巻回されているため、主コイル１４０に通電することによって、垂直磁場と主コイル１４０を流れる電流との相互作用により、垂直磁場の方向と主コイル１４０を流れる電流の向きの双方に直交する向きの力を主コイル１４０が受ける。これは、いわゆる、フレミングの左手の法則であって、主コイル１４０の巻数をｎ（巻数）、垂直磁場を横切るコイルの長さをＬ（ｍ）、主コイルを流れる電流をＩ（Ａ）、垂直磁場の磁束密度をＢ（Ｔ）とすると、主コイルが、Ｆ（Ｎ）＝Ｂ（Ｔ）×Ｉ（Ａ）×Ｌ（ｍ）×ｎ（巻数）×２の電磁力を受ける。ここで、最後の乗数の２は、主コイル１４０が垂直磁場と交わる左右の位置において同じ向きで同じ大きさの力が作用することを表している。この電磁力Ｆ（Ｎ）の向きは、垂直磁場の向きと主コイル１４０を流れる電流の双方に直交する向きに作用するため、主コイル１４０への通電方向を逆転させることにより、主コイル１４０が受ける電磁力の方向が逆転する。ここで、主コイル１４０は、固定部材１５０によって固定されているため、主コイル１４０に生じた電磁力Ｆ（Ｎ）の反作用として、可動部材１２０が推力を受けて揺動する。また、磁性体１６０を囲繞するように副コイル１６５が設けられており、起動時に主コイルの通電方向と同じ向きに通電することによって、磁性体１６０と永久磁石１３０ａ、１３０ｂとの間に作用していた磁力をうち消すことができるため、主コイル１４０によって生じた電磁力Ｆ（Ｎ）が減ぜられることが抑制され、可動部材１２０の推力を大きくすることができる。その結果、可動部材１２０の移動速度を上げることができる。
【００１８】
次に、図１のII−II線で切断した概略断面図を用いて、本発明の動作原理について、さらに詳しく説明する。図２（ａ）は、主コイル１４０、副コイル１６５ともに通電していないため、左側の永久磁石１３０ａ（Ｎ極）、永久磁石１３０ｂ（Ｓ極）と磁性体１６０の吸引力によって、可動部材１２０に対して保持力が働いており、可動部材１２０が右側の移動経路端に静止している状態を示している。
【００１９】
図２（ｂ）に示したように、主コイル１４０に矢印で示したように反時計回りの電流を流すことによって、主コイル１４０に作用する電磁力の反作用として可動部材１２０は推力を受けて左方向に移動する。この時、副コイル１６５にも矢印で示したような反時計回りの電流を流すことによって、いわゆる、フレミングの右手の法則によって、対峙した左側の永久磁石１３０ａ、１３０ｂによって生成される磁力と逆方向の磁力が生成されて、磁性体１６０による保持力を減少させることができる。その結果、可動部材１２０が左方向に滑らかに移動する。
【００２０】
さらに、図２（ｃ）に示したように、電動アクチュエータを起動後、可動部材１２０の中心が、固定部材の略中心、すなわち、磁性体１６０の位置を越えると副コイル１６５を流れる電流によって生成される磁力と右側の永久磁石１３０ａ、１３０ｂによって生成される磁力が重畳され、可動部材１２０が左方向に移動しようとする推力が増加する。
【００２１】
図２（ａ）から図２（ｃ）によって、右側に保持されていた可動部材１２０が左側に移動する一連の動作が終了する。ここで、通電を止めることによって、右側の永久磁石１３０ａ（Ｎ極）、永久磁石１３０ｂ（Ｓ極）と磁性体１６０の吸引力によって、可動部材１２０が左側の移動経路端に静止する。また、図２（ｄ）に示したように、主コイル１４０、副コイル１６５への通電方向を逆方向とすることによって、図２（ｂ）、図２（ｃ）で説明したのと同様の力が逆方向に発生し、左側に保持されている可動部材１２０が右側に移動する。
【００２２】
以下、本発明の別の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【実施例２】
【００２３】
実施例２の電動アクチュエータ３００は、固定部材３５０に固設した磁性体３６０の形状を二等辺三角形として、長辺の二辺が可動部材３２０に固設した左右の永久磁石３３０ａ、３３０ｂの辺と略平行としている。そして、その磁性体３６０を囲繞するように副コイル３６５が巻回されている。その他の構成及び動作原理については、実施例１と同じであるので、対応する部材については、三桁目を３として、下二桁を図１に示した参照符号と同じにした参照符号を付すとともに、詳しい説明については、省略する。
【００２４】
磁性体３６０とそれを囲繞する副コイル３６５を図３に示したような形状にしたことによって、円形磁性体を用いたときよりも、磁性体３６０と永久磁石３３０ａ、３３０ｂとの重なりを大きくすることができ、可動部材３２０を移動経路端に保持する保持力を大きくすることができる。また、副コイル３６５と永久磁石３３０ａ、３３０ｂの重なりも大きくすることができるため、副コイル３６５による保持力の相殺効果も大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、保持用磁性体に副コイルを巻回するという、きわめてシンプルな構成で、副コイルが生成する磁力が、起動時に左右に揺動する可動部材を保持していた保持力を低減させるとともに、揺動経路の中心より停止側では推進力を増加させ、可動部材の左右への揺動に係る移動時間を短縮できる電磁アクチュエータを提供するものであって、その産業上の利用可能性はきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１の電磁アクチュエータを示す概略平面図。
【図２】図１のII−II線で切断した、本発明の動作原理を説明する断面図。
【図３】本発明の実施例２の電動アクチュエータを示す概略平面図。
【図４】従来の電動アクチュエータを示す概略斜視図。
【図５】本発明の電動アクチュエータの用途の一つである仕分けコンベヤ装置の斜視図。
【図６】図５でＶＩと示した仕分けコンベヤ装置の分岐点の上面図。
【符号の説明】
【００２７】
１００、３００、６００  ・・・  電動アクチュエータ
１２０、３２０、６２０  ・・・  可動部材
１２２、１２４、３２２、３２４、６２２、６２４  ・・・  可動プレート
１２６、３２６、６２６  ・・・  間隔保持板
１３０ａ、３３０ａ、６３０ａ  ・・・  永久磁石（Ｎ極）
１３０ｂ、３３０ｂ、６３０ｂ  ・・・  永久磁石（Ｓ極）
１４０、３４０、６４０  ・・・  主コイル
１５０、３５０、６５０  ・・・  固定部材
１５２ａ、３５２ａ、６５２ａ  ・・・  取付アングル
１５２ｂ、３５２ｂ、６５２ｂ  ・・・  取付ブロック
１６０、３６０、６６０  ・・・  磁性体
１６５、３６５  ・・・  副コイル
１８０、３８０、６８０  ・・・  揺動軸
６１０  ・・・  揺動板
６７０、６７５  ・・・  取付孔
６７２、６７７  ・・・  取付用ねじ
６９０  ・・・  給電線
７００  ・・・  仕分けコンベヤ装置
７１０  ・・・  スライドシュー
７２０  ・・・  スラット
７３０  ・・・  駆動コンベヤチェーン
７４２  ・・・  直進ガイドレール（内側）
７４４  ・・・  直進ガイドレール（外側）
７４６、７４８  ・・・  分岐ガイドレール
７５０  ・・・  分岐搬送路
Ａ  ・・・  スライドシューの分岐点
Ｂ  ・・・  分岐方向
Ｄ  ・・・  直進方向
Ｍ  ・・・  物品
【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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