(57)【要約】【構成】電源を切っても永久磁石でローター角度の自己保持を行うロータリーソレノイドにおいて、出力軸１とローター軸７を一体とせず弾性を持った部材で連結することにより、一定のローター動作角度に対して出力軸１側で動作角度を減らす方向で自由に決められると共に、停止時の衝撃吸収作用を兼ね備えた自己保持型ロータリーソレノイド。【効果】出力軸のストッパを任意の角度に設定しても、作動後のロータは保持力の高い角度で停止する。よって、出力軸もローターの高い保持力に支えられ、安定した状態で保持される。また、弾性部材が出力軸停止時のローターによる衝撃を吸収するため、外部ストッパーや自己保持型ロータリーソレノイド取り付け部の強度も必要がない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源を切っても永久磁石でローター角度の自己保持を行うロータリーソレノイドにおいて、出力軸とローター軸を一体とせず弾性を持った部材で連結することにより、一定のローター動作角度に対して出力軸側で動作角度を減らす方向で自由に決められると共に、停止時の衝撃吸収作用を兼ね備えたことを特徴とする自己保持型ロータリーソレノイド。
【請求項２】
ローター軸と出力軸間に増角装置を持ち、出力軸動作角度をローター軸動作角度より大きくとれるようにしたことを特徴とする請求項１記載の自己保持型ロータリーソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角度制御用の機構部品として使用されるロータリーソレノイドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の４極自己保持型ロータリーソレノイドの断面図である。
マグネットローター１１と一体になったローター軸７が直接出力を発生させるため、専用の出力軸は存在しないものであり、コイル３に通電すると発生した磁束はケース４を経由し、磁極１０及び図示しない逆側の磁極（磁極１０と９０゜の位置に設けられている。）を通る事でコイル３を周回するものである。
一例として、磁極１０をＮ極とした場合、逆側の磁極はＳ極となり、それぞれがマグネットローター１１のＳ極、Ｎ極と引き合い、回転力を発生する。
回転したマグネットローター１１はコイル３の通電を切っても磁性体である磁極１０と引き合い、自己保持を行うもので、マグネットローター１１を以前の位置に戻すためにはコイル３に逆電流を流す必要がある。
前記従来の自己保持型ロータリーソレノイドの使用方法は外部にストッパーを持ち、機構部の動作に必要な角度を動かしているため、ロータリーソレノイドの停止角度は機構部で決定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術においては、自己保持型ロータリーソレノイドが発生する最大トルク（回転力）発生角度と最大自己保持力角度、及び機構部の必要動作角度が一致しないため、トルクや保持力が有効とならないと言う不具合が発生するし、機構部の動作角度が自己保持型ロータリーソレノイドの有効な保持力角度とあわなければ、より大型で高性能な自己保持型ロータリーソレノイドを使用せざるを得ない。
また自己保持型ロータリーソレノイドは、一般的なロータリーソレノイドと比較すると磁石の力が働き最終速度が速く、機構部動作に必要なトルクを発生させると樹脂など脆弱部分を破壊する危険がある。
さらに、機構部が必要とする動作角度は千差万別であることから、機構部にあわせて自己保持型ロータリーソレノイドを設計、生産する事は非効率であると言う問題があると共に、自己保持型ロータリーソレノイドは磁石を利用することから偶数極にしか製作できず、理論上の最大動作角度は１８０゜の次が９０゜となり細かい動作角度変更が不可能である。
またロータリーソレノイド共通の問題として、１８０゜以上の動作角度が不可能と言う問題があり、増角が必要な場合は機構部の構造を設計する必要があった。
このため機構部の取り付けスペースが大きくなり、機構部設計の大きな負担となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図ったもので、次のような技術手段を採用した。
請求項１記載の発明においては、電源を切っても永久磁石でローター角度の自己保持を行うロータリーソレノイドにおいて、出力軸とローター軸を一体とせず弾性を持った部材で連結することにより、一定のローター動作角度に対して出力軸側で動作角度を減らす方向で自由に決められると共に、停止時の衝撃吸収作用を兼ね備えるという技術手段を採用した。
【０００５】
請求項２記載の発明においては、請求項１記載の発明に加えてローター軸と出力軸間に増角装置を持ち、出力軸動作角度をローター軸動作角度より大きくとれるようにするという技術手段を採用した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、ローター軸と出力軸を弾性の部材で連結することにより、出力軸動作角度が小さく外部ストッパーで先に出力軸が止まってもローター軸は回転を続け、内部ストッパー位置で停止する。
コイル電源を切るとローター軸は永久磁石による自己保持力で負荷とバランスし、保持力最大位置よりもローター軸動作角度を大きくしておけば、より保持力の強い場所で停止する。
上記のように出力軸停止後はローター角度が変化しても出力軸角度は変化せず、安定した停止状態を保つものである。
また弾性の部材が出力軸停止時の衝撃を吸収する為、外部ストッパーや自己保持型ロータリーソレノイド取り付け部の強度も必要がない。
この方法は通常のロータリーソレノイドに、動作終了後弱電流を流し保持する場合も有効である。
さらに増角装置を付加する事により、ローター動作角度に対する出力軸動作角度の自由度が広がり、機構部の設計者は１種類の自己保持型ロータリーソレノイドでほとんどの回転機構に対応が可能となるものである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面で詳細に説明する。
なお、各実施例、従来例共に同一部品については同一符号を用いて説明することにする。
第１実施例として、図１は４極自己保持型ロータリーソレノイドの第１実施例を示す断面図である。
出力軸１は６０゜以下の動作角度となるが、付加機能としてローター軸７と出力軸１との間にある程度の偏角があっても問題なく動作するため、機構部の設計や組立に精度がいらない利点がある。
なお、永久磁石を利用した自己保持型ロータリーソレノイドは、コイルの発生する磁力の極性変化と永久磁石であるローターを利用し回転を行うが、本発明の主題と無関係であるため、回転トルク発生の詳細な説明は省く。
【０００８】
第１実施例の動作は以下の通り行われる。
コイル３に電流が流れローター軸７が回転すると、出力軸１は負荷の重さによりコイルバネ２がねじれる事で遅れて回転を開始し、ローター軸７が停止した後もコイルバネ２の戻りにより回転を続け、図示しない外部ストッパーにより停止する。
ローター軸７は出力軸１と時間的には無関係に回転し、保持力有効位置（１５゜，７５゜）に配置された内部ストッパー６にレバー５が当たる位置で停止する。
図示しない外部ストッパーの存在が機構部設計者により保証される場合は、レバー５及びストッパー６を無くし簡素化することも可能である。
コイル電流を切るとローター軸７はコイルバネ２の力と保持力がバランスする位置に移動し、停止する。
【０００９】
図２は６０゜回転ローターおよび４０゜回転出力軸の動作時間と角度を表すグラフである。
負荷の重さで動作時間は変化するが、ａ，ａ’でローター軸７が７５゜に達し停止すると出力軸１は加速を止め、コイルバネ２の戻る力でそれぞれが６５゜位置のｂ，ｂ’に達する。
ｃ点でコイル３の通電が切れるとローター軸７は負荷及びコイルバネ２とバランスする位置に移動し停止する。
【００１０】
図３は４極自己保持型ロータリーソレノイドのトルク−保持力のグラフである。
なお、保持力の最大値は２２．５゜と６７．５゜付近にあり、最大動作トルク角度は４５゜となっている。
【００１１】
コイルバネ以外にも弾性部材は多く、図４は２本のピアノ線のねじれを利用した実施例である。ピアノ線長、太さで衝撃吸収力が変わると共に、片側を穴に突き通すことで出力軸のスラスト移動を防止できる。
なお、ピアノ線の数は２本以上であれば同様の効果を持つことはいうまでもない。
【００１２】
図５は１本のピアノ線のねじれを利用した、一番簡単な接続例の他の実施例を示す断面図である。
このほか図示はしないが、ゴムなどの弾性部材を使用しても同様の効果を得ることは可能である。
【００１３】
次に、第２実施例について説明する。
図６は第２実施例を示す断面図である。
ローター軸７と軸１２は原動ギヤ８および受動ギヤ９で連結されている。
衝撃吸収及び角度補正用コイルバネ２を軸１２と出力軸１間に取り付ける事で自己保持型ロータリーソレノイドの全長を減らしている。
軸１２と出力軸１はコイルバネ２で連結され、第１実施例におけるローター軸７と出力軸１の関係となり、第１実施例と同様の効果を発揮する。
ケース４は自己保持型ロータリーソレノイドの磁路と出力軸１の軸受けを兼ね、ケースの２重構造を防ぐ。
軸間距離Ｌを変えずギヤ比を変化させることで、ローター軸７の動作角度が一定でも出力軸１の動作角度は自由に決められる。
たとえば図７のごとく原動ギヤ８の動作角度が６０゜ギヤ比が４：１の場合、受動ギヤ９無負荷時の回転角度は２４０゜であり、使用可能角度は１２０゜〜２００゜程度となる。
【００１４】
なお、増角装置はギヤによらず図８のごとくフォーク１３とピン１４を利用するなどいろいろな方法があり、図８はフォーク１３とピン１４による１．５倍の増角機構である。
【００１５】
第３実施例について説明する。
図９は第２実施例の出力軸１をコイル３の側面から上面に移し、出力軸１側の専有面積を減らすと共に、増角を１．５倍とした第３実施例の上面を示す断面図、図１０は同様に側面断面図である。
原動ギヤ８は、ローター軸７と一体ではなく、ローター軸７と一体であるレバー５と弾性を持った部材であるピアノ線１５を介して連結されている。
また、原動ギヤ８のローター軸７に対するスラスト方向移動は、Ｅリング１６により制限されている。
なお、受動ギヤ９は出力軸１に固定され、一体に構成されている。
【００１６】
第３実施例では、原動ギヤ８にピアノ線１５を組み込んでいるが、受動ギヤ９に弾性を持った部材を取り付けても同様の効果を持っている。
一般的には、回転角度の小さいギヤに取り付けることが弾性を持った部材の曲がりが少ないと共に、全長を長く取ることが可能で耐久性の面で有利である。
マグネットローター１１は、レバー５とストッパー６により常に回転角度６０°を保ち原動ギヤ８の動作角度はピアノ線１５が曲がることで６０°以下の途中停止が可能である。
なお、自己保持型ロータリーソレノイドの回転トルクが大きい場合、ピアノ線１５は板バネ等のより安定した部材へ変更することが望ましい。
なお、第２実施例と違いコイルバネ２を使用しない理由は、自己保持型ロータリーソレノイドの全長をできる限り短くし、機構部設計者の空間的自由度を上げるためである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を採用した結果、次のような効果を得ることができる。
（１）出力軸のストッパを任意の角度に設定しても、作動後のロータは保持力の高い角度で停止する。よって、出力軸もローターの高い保持力に支えられ、安定した状態で保持される。
（２）弾性部材が出力軸停止時のローターによる衝撃を吸収するため、外部ストッパーや自己保持型ロータリーソレノイド取り付け部の強度も必要がない。
（３）増角装置を付加することにより、ロータ動作角度に対する出力軸動作角度の自由度が広がり、機構部の設計者は１種類の自己保持型ロータリーソレノイドでほとんどの回転機構に対応が可能となる。
（４）自己保持型ロータリーソレノイドにおいて、ローター軸と出力軸との間にある程度の偏角があっても問題なく動作するため、機構部の設計や組立に精度がいらない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である自己保持型ロータリーソレノイドを示す断面図である。
【図２】本発明における自己保持型ロータリーソレノイドの回転ローター及び回転出力軸の動作時間と角度を表すグラフ図である。
【図３】４極自己保持型ロータリーソレノイドのトルク−保持力を示すグラフ図である。
【図４】本発明における弾性部材であるピアノ線のねじれ角を利用した実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明における弾性部材であるピアノ線のねじれ角を利用した他の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施例である自己保持型のロータリーソレノイドを示す断面図である。
【図７】本発明における原動ギヤと受動ギヤの使用可能角度を示す説明図である。
【図８】本発明におけるフォークとピンを用いた増角機構を示す説明図である。
【図９】本発明の第３実施例である自己保持型のロータリーソレノイドの増角を示す上面断面図である。
【図１０】図９に示す第３実施例である自己保持型のロータリーソレノイドの側面断面図である。
【図１１】従来の４極自己保持型ロータリーソレノイドを示す断面図である。
【符号の説明】
１‥‥出力軸                          ２‥‥コイルバネ
３・・・・コイル                          ４・・・・ケース
５・・・・レバー                          ６・・・・ストッパー
７・・・・ローター軸                      ８・・・・原動ギヤ
９・・・・受動ギヤ                      １０・・・・磁極
１１・・・・マグネットローター            １２・・・・軸
１３・・・・フォーク                      １４・・・・ピン
１５・・・・ピアノ線                      １６・・・・Ｅリング
【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】
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【図８】
2004235311.tif 000010
【図９】
2004235311.tif 000011
【図１０】
2004235311.tif 000012
【図１１】
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