(57)【要約】【課題】作動子を緩衝的に停止させるためのダンパを、上記作動子が衝突した際の弾みを少なくして該作動子が停止するまでの時間を短縮すると共に、該作動子の衝突による損傷を受けにくくして、その使用性及び耐久性を高める。【解決手段】磁気式ダンパを、アクチュエータの作動子１を受け止めるための可動の制動板２と、該制動板２を磁気力により吸引する固定子３とで構成し、該固定子３と上記制動板２との間に作用する磁気吸引力を上記作動子１を停止させるための制動力とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの作動子を受け止めるための可動の制動板と、該制動板を磁気力により吸引する固定子とを有していて、該固定子と上記制動板との間に作用する磁気吸引力を上記作動子を停止させるための制動力としたことを特徴とする磁気式ダンパ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気式ダンパにおいて、上記制動板が磁気力で上記作動子を吸着可能であることを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気式ダンパにおいて、上記制動板における作動子との当接面に緩衝部材が配置されていることを特徴とするもの。
【請求項４】
出力を取り出すための部材と一緒に移動する作動子と、該作動子をストローク端に緩衝的に停止させるための磁気式ダンパとを有し、
上記磁気式ダンパが、上記作動子を受け止めるための可動の制動板と、該制動板を磁気力により吸引する固定子とを有していて、該固定子と上記制動板との間に作用する磁気吸引力を上記作動子を停止させるための制動力とした、
ことを特徴とする磁気式ダンパを有するアクチュエータ。
【請求項５】
相対する一対の極歯を備えた筒状のヨークと、該ヨークに巻かれた励磁コイルと、上記ヨークの中空部内に軸線方向に可動に配置され、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁された円筒状の永久磁石を有する作動子と、該作動子に連結された出力用のシャフトと、上記作動子をストローク端に緩衝的に停止させるための磁気式ダンパとを有し、
上記磁気式ダンパが、上記作動子を受け止めるための可動の制動板と、該制動板を磁気力により吸引する固定子とを有していて、該固定子を上記ヨークに兼用させると共に、該ヨークと上記制動板との間に作用する磁気吸引力を上記作動子を停止させるための制動力とした、
ことを特徴とする磁気式ダンパを有するアクチュエータ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のアクチュエータにおいて、上記作動子と制動板とが磁気力で相互に吸着可能であることを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項４から６までの何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記制動板における作動子との当接面に緩衝部材が配置されていることを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項５に記載のアクチュエータにおいて、上記制動板が環状をしていて、上記ヨークの側面に吸着するように配設され、該制動板を上記シャフトが貫通していることを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気力を制動力とする磁気式ダンパ、及び該ダンパを備えたアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、アクチュエータの出力用シャフトをストローク端で停止させる場合には、該シャフトに取り付けられて一緒に移動する作動子をダンパに当接させるのが一般的である。この場合、衝突時の衝撃を緩和させるため、種々のダンパが使用されている。
【０００３】
このようなダンパとして、通常は、バネやゴム等の弾性力を制動力として利用したものが広く知られている。ところが、かかるダンパは、作動子が衝突したとき上記バネやゴム等が圧縮されて弾発力が上昇するため、その反発力によって上記作動子が大きく弾み、静止するまでに振動を繰り返すことになる。このため、上記シャフトがストローク端で停止するまでに時間がかかり、アクチュエータの精密な駆動及び制御の妨げになる可能性がある。また、作動子が衝突する度に上記バネやゴム等が弾性変形するため、繰り返し衝突する間にこれらのバネやゴム等が損傷を受けたり、弾発力の低下を来し易いなどの問題があり、耐久性が小さい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、アクチュエータの作動子を緩衝的に停止させるためのダンパを、上記作動子が衝突した際の弾みを少なくして該作動子が停止するまでの時間を短縮すると共に、該作動子の衝突による損傷を受けにくくして、その使用性及び耐久性を高めることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、アクチュエータの作動子を受け止めるための可動の制動板と、該制動板を磁気力により吸引する固定子とを有していて、該固定子と上記制動板との間に作用する磁気吸引力を上記作動子を停止させるための制動力としたことを特徴とする磁気式ダンパが提供される。
【０００６】
上記構成を有する磁気式ダンパにおいて、移動する作動子がストローク端で制動板に衝突すると、該制動板が固定子から離れる方向に変移するが、該制動板には固定子との間に磁気吸引力が作用しているため、この磁気吸引力が制動力となって作動子の運動エネルギーが吸収され、該作動子がストローク端に緩衝的に停止する。このとき、上記制動板の質量をある程度大きくしておくことにより、好ましくは作動子の質量にできるだけ近づけておくことにより、該作動子が衝突したときの衝突エネルギーを、この制動板の変移と上記磁気吸引力との共同作用によってより確実かつ効率良く吸収させることができる。
固定子から一旦離れた上記制動板は、それらの間の磁気吸引力により引き戻されて固定子に吸着し、作動子と共にその位置に停止する。
【０００７】
このような磁気式ダンパは、制動板と固定子との間の磁気吸引力を制動力としているため、バネやゴム等の弾発力を利用した従来のダンパに比べて作動子の弾みが少なく、該作動子を短時間で早期に停止させることができる。また、該作動子が制動板に繰り返し衝突しても、磁気力の低下による制動力の低下を来すことがなく、耐久性に勝れる。
【０００８】
本発明においては、上記作動子と制動板とを磁気力で相互に吸着可能なるように構成することもできる。これにより、作動子と制動板との間の弾みを抑えて作動子をより短時間に停止させることができる。
【０００９】
本発明においては、上記制動板における作動子との当接面に緩衝部材を配置することもできる。これにより、作動子が制動板に衝突する際の衝撃を緩和して衝撃音の発生を防ぐことが可能となる。
【００１０】
また、本発明によれば、上述した磁気式ダンパを有していて、この磁気式ダンパで、出力を取り出すための部材と一緒に移動する作動子をストローク端に緩衝的に停止させるようにしたアクチュエータが提供される。
【００１１】
本発明においては、上記アクチュエータを、相対する一対の極歯を備えた筒状のヨークと、該ヨークに巻かれた励磁コイルと、上記ヨークの中空部内に軸線方向に可動に配置され、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁された円筒状の永久磁石を有する作動子と、該作動子に連結された出力用のシャフトとを有するように構成することができる。
【００１２】
本発明の具体例によれば、上記制動板が環状をしていて、上記ヨークの側面に吸着するように配設され、該制動板を上記シャフトが貫通している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る磁気式ダンパの原理的構成を示すもので、この磁気式ダンパは、アクチュエータの作動子１を受け止めるための可動の制動板２と、該制動板２を磁気力により吸引する固定子３とを有していて、該固定子３と上記制動板２との間に作用する磁気吸引力を、上記作動子１を停止させるための制動力としたものである。
【００１４】
上記固定子３は、永久磁石や電磁石等で形成されていて、内部に空間を有し、この空間内を上記作動子１が移動するようになっている。
【００１５】
上記制動板２は、鉄やニッケル、磁性ゴム等の磁性素材（永久磁石を含む）で円形や矩形などの必要な形に形成されていて、上記固定子３の内部の空間の端部に形成された制動室４ａ内に収容され、固定子３の側面に磁気力で吸着している。上記制動室４ａは、上記固定子３の側面に結合された非磁性体性のカバー部材４の内部に形成され、上記制動板２が固定子３から離れてある程度の距離ｄを移動できるような広さを有している。この制動板２が移動できる距離ｄは、固定子３との間で磁気吸引力が作用する範囲内に設定されている。換言すれば、上記制動板２が固定子３から一旦離れて距離ｄを移動しても、この制動板２には固定子３からの十分に大きい磁気吸引力が作用していて、この磁気吸引力で該制動板２が再び固定子３に吸着されて原位置に復帰するように構成されている。
【００１６】
上記制動板２の表裏両面、即ち、作動子１が当接する第１面と、上記制動室４ａの奥壁に当接する反対側の第２面には、ゴムやスポンジ体等の弾性素材からなる緩衝部材５，６が、接着等の手段によって取り付けられている。これらの緩衝部材５，６は、制動板２と作動子１との衝突、及び制動板２と制動室４ａの奥壁との衝突の際の衝撃を緩和すると共に、衝撃音の発生も防止するものである。
【００１７】
なお、図示の例では、上記制動板２の第１面の全体に緩衝部材５が取り付けられていて、この緩衝部材５を介して該制動板２が固定子３に吸着されるようになっているが、該第１面の外周寄りの部分、即ち固定子３に接触する部分では、上記緩衝部材５を除去し、制動板２が固定子３に直接接触して吸着されるようにしても良い。
【００１８】
上記構成を有する磁気式ダンパにおいて、信号操作等により移動する作動子１がストローク端で制動板２に衝突すると、該制動板２が固定子３から離れる方向に変移するが、該制動板２には固定子３との間に磁気吸引力が作用しているため、この磁気吸引力が制動力となって作動子１の運動エネルギーが吸収され、該作動子１がストローク端に緩衝的に停止する。このとき、上記制動板２の質量をある程度大きくしておくことにより、好ましくは作動子１の質量にできるだけ近づけておくことにより、該作動子１が衝突したときの衝突エネルギーを、この制動板２の変移と上記磁気吸引力との共同作用によって、より確実かつ効率良く吸収させることができる。
固定子３から一旦離れた上記制動板２は、それらの間の磁気吸引力により引き戻されて固定子３に吸着し、作動子１と共にその位置に停止する。
【００１９】
ここで、上記作動子１は、磁性体であっても非磁性体であってもそれらの混合体であっても良いが、それが磁性体（永久磁石や電磁石などを含む）で形成されている場合には、該作動子１が制動板２に衝突した際に、永久磁石で形成されるか又は固定子３からの磁気力で磁化されている該制動板２に吸着し、これらの作動子１と制動板２とが一体となって変移する。このため、これらの作動子１と制動板２とが衝突時に互いに反発し合って振動することがなく、該作動子１が停止するまでの時間が短い。
【００２０】
上記作動子１が非磁性体である場合は、上記制動板２に衝突しても吸着はしないが、該制動板２の変移と磁気吸引力との共同作用によってその運動エネルギーが吸収されるため、該作動子１が大きく反発して振動を繰り返すといったようなことはなく、従来のばね式のダンパに比べて停止するまでの時間は短い。
【００２１】
また、上記制動板２の表裏両面には緩衝部材５，６が配置されているため、該制動板２に作動子１が衝突する際の衝撃や、該制動板２が制動室の奥壁に当接する際の衝撃が緩和され、衝撃音も発生しにくい。なお、上記作動子１がこの緩衝部材を介して制動板２に衝突しても、該制動板２が上述したように変移して衝突エネルギーを減殺するため、緩衝部材が強く圧縮されて作動子１が大きく弾むようなことはない。
【００２２】
かくして上記磁気式ダンパにおいては、制動板２と固定子３との間の磁気吸引力を制動力としているため、バネやゴム等の弾発力を利用した従来のダンパに比べて作動子１の弾みが少なく、該作動子１を短時間で早期に停止させることができる。また、該作動子１が制動板２に繰り返し衝突しても、磁気力の低下による制動力の低下を来すことがなく、耐久性に勝れる。
【００２３】
図示した実施例では、上記制動板２の両面に緩衝部材５，６が配置されているが、これらの緩衝部材５，６は必ずしも設ける必要はなく、場合によっては、作動子１が当接する第１面だけか、または反対側の第２面だけに緩衝部材を設けてもよい。
【００２４】
図２は、上述した磁気式ダンパを有するアクチュエータの一実施例を示すものである。このアクチュエータは、永久磁石を有する作動子を電磁的に移動させて出力用のシャフトを動かす、磁石可動型の電磁アクチュエータである。
このアクチュエータは、軸線方向に間隔を保って相対する円筒形の極歯１０ａ，１１ａを備えた磁性体製の第１及び第２のインナーヨーク１０，１１と、これらのインナーヨーク１０，１１の極歯１０ａ，１１ａの回りに配設された励磁コイル１２と、これらのインナーヨーク１０，１１と励磁コイル１２との外周を取り囲む円筒状をした磁性体製のアウターヨーク１３と、上記極歯１０ａ，１１ａの中空部内に軸線方向に可動に配置された作動子１４と、該作動子１４と連結された出力用のシャフト１５と、上記作動子１４をストローク端に緩衝的に停止させるための上記磁気式ダンパ１６とを有している。
【００２５】
上記励磁コイル１２は、ボビン１７に巻線１８を捲回することにより構成した環状のもので、このボビン１７の中空部内に上記インナーヨーク１０，１１の極歯１０ａ，１１ａが嵌合している。
【００２６】
また、上記インナーヨーク１０，１１の軸線方向の一方の側面側には、非磁性体製のカバー１９が取付けられ、他方の側面側には、非磁性体製のキャップ２０が取付けられている。これらのカバー１９及びキャップ２０は、上記アウターヨーク１３と共にケーシング２３を構成するもので、上記シャフト１５の両端がこれらのカバー１９及びキャップ２０を貫通して外部に延出し、軸受１９ａ，２０ａによって軸線方向に摺動可能に支持されている。
【００２７】
上記ケーシング２３の内部には、外周を上記一対の極歯１０ａ，１１ａで囲まれた作動子室２６が形成され、この作動子室２６内に上記作動子１４が配設されている。この作動子１４は、上記シャフト１５と一体に形成された非磁性体製の磁石ホルダ２７と、この磁石ホルダ２７に保持された永久磁石２８とを有している。
【００２８】
上記永久磁石２８は、全体として円筒状に形成されていて、Ｎ極とＳ極とがラジアル方向に着磁されている。図示の例では、永久磁石２８の外周側がＳ極に着磁され、内周側がＮ極に着磁されている。また、この永久磁石２８は、上記一対の極歯１０ａ，１１ａ間にまたがる長さを有し、しかも、上記作動子１４がスクロール端に達したときにも、この永久磁石２８の一部が上記極歯１０ａ，１１ａと重複または近接するようになっている。
【００２９】
上記磁気式ダンパ１６は、上記カバー１９側に設けられていて、基本的には図１に示すものと同じ構成及び作用を有するものである。即ち、このダンパ１６は、上記作動子１４を受け止めるための可動の制動板３０と、該制動板３０を磁気力により吸引する固定子とを有し、この固定子を上記第２インナーヨーク１１が兼ねている。
【００３０】
上記制動板３０は、円環状に形成されていて、上記カバー１９の内側面に形成された制動室１９ｂ内に収容され、その中空部分３０ａを上記シャフト１５が貫通している。この制動板３０の内側の第１側面には、作動子１４との衝突時の衝撃を和らげる緩衝部材３１が取付けられている。この緩衝部材３１は、制動板３０より小径の円板状に形成され、その周縁が、第２インナーヨーク１１に設けられた段部１１ｂに嵌合するようになっている。さらに、この緩衝部材３１の中央には、上記シャフト１５が貫通する孔３１ａが設けられていて、該シャフト１５の軸線方向の摺動を妨げない構成となっている。なお、上記制動板３０の外側の第２側面には、緩衝部材は取付けられていない。
上記作動子室２６のキャップ２０側の端部には、上記緩衝部材３１と同様の緩衝部材３２が設けられ、作動子１４が復帰したときの衝撃をこの緩衝部材３２で緩和するようになっている。
【００３１】
上記構成を有するアクチュエータ２は、図２の上半に示すようにシャフト１５が後退端にある状態で、励磁コイル１２に通電し、第２極歯１１ａがＮ極になり且つ他方の第１極歯１０ａがＳ極になる方向に電流を流すと、第２極歯１１ａに発生したＮ極と永久磁石２８の外周側のＳ極との間に吸引力が作用すると共に、第１極歯１０ａに発生したＳ極と永久磁石２８の上記Ｓ極との間に反発力が作用するため、これらの力が作動子１４に軸線方向の推力となって作用し、これにより該作動子１４が、図２の下半に示すように、シャフト１５と共に前進する。
【００３２】
そして、その前進ストローク端で作動子１４が制動板３０に衝突することによりダンパ１６が作動し、該作動子１４及びシャフト１５がストローク端に緩衝的に停止する。このときのダンパ１６の作用は、上記図１の場合と実質的に同じであるから、重複を避ける意味でここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
上記シャフト１５が図２の下半の前進ストローク端にある状態で、上記励磁コイル１２に上述の場合と逆方向の電流を通電すると、第１極歯１０ａがＮ極になり且つ第２極歯１１ａがＳ極になるため、永久磁石２８即ち作動子１４は、第１極歯１０ａ側に吸引されて図２の上半に示す位置までシャフト１５と共に後退する。
【００３４】
上記アクチュエータは、磁石可動型の電磁アクチュエータであるが、磁気式ダンパを適用できるアクチュエータはこのような形式のものに限定されない。例えば、作動子を空気圧信号や電気信号などで駆動操作するタイプのアクチュエータであっても良く、この場合に上記作動子は、必ずしも磁石を一部又は全部に有する必要はなく、非磁性体の作動子であっても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、アクチュエータの作動子を緩衝的に停止させるためのダンパを、上記作動子が衝突した際の弾みを少なくして該作動子が停止するまでの時間を短縮すると共に、該作動子の衝突による損傷を受けにくくして、その使用性及び耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気式ダンパの構成を原理的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る磁気式ダンパを使用したアクチュエータの一実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１，１４  作動子
２，３０  制動板
３  固定子
５，６，３１，３２  緩衝部材
１０，１１  インナーヨーク
１０ａ，１１ａ  極歯
１２  励磁コイル
１３  アウターヨーク
１５  シャフト
１６  磁気式ダンパ
２８  永久磁石
【図１】
2004159455.tif 000003
【図２】
2004159455.tif 000004