(57)【要約】【課題】  駆動シャフトのリバウンドを確実に防止することができ、かつ駆動シャフトの動作を精度良く規制することができる駆動シャフトの往復動作システムを提供する。【解決手段】  駆動シャフトの往復動作システム１は、ストッパ受台１２と、ストッパ受台１２を貫通するとともにストッパ１０およびストッパ１５ａを有する駆動シャフト４とを備えている。駆動シャフト４は、ソレノイド２およびプランジャ３により上方へ駆動され、スプリング７により下方へ駆動される。駆動シャフト４の下端部にケース１５が設けられ、このケース１５内に重量ブロック１７が移動自在に設けられている。【選択図】  図１
2005133835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストッパ受台と、
ストッパ受台を摺動自在に貫通して延びるとともに、ストッパ受台に当接する一対のストッパを有する駆動シャフトと、
駆動シャフトに設けられ、駆動シャフトを往復運動させる往復動作機構と、
駆動シャフトに設けられ、ストッパの一方がストッパ受台に当接する際の駆動シャフトのリバウンドを防止するリバウンド抑制機構とを備えたことを特徴とする駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項２】
往復動作機構は駆動シャフトを一側へ駆動させるソレノイド装置と、駆動シャフトを他側へ復帰させる復帰装置とを有することを特徴とする請求項１記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項３】
ソレノイド装置は駆動シャフトに取り付けられたプランジャとプランジャを駆動するソレノイドとを有し、
復帰装置はスプリングからなることを特徴とする請求項２記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項４】
リバウンド抑制機構は駆動シャフトに取り付けられるとともにストッパ受台近傍に位置する一対の係止具と、この一対の係止具内に移動自在に配置された重量ブロックとを有することを特徴とする請求項１記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項５】
リバウンド抑制機構は駆動シャフトに設けられた密閉ケースと、密閉ケース内に収納された多数の粒状体からなることを特徴とする請求項１記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項６】
ストッパ受台は磁性体からなり、一対の係止具は非磁性体からなり、重量ブロックは永久磁石からなることを特徴とする請求項４記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項７】
ストッパ受台と一方の係止具との間であってストッパ受台側に磁石を設け、一対の係止具は非磁性体からなり、重量ブロックは磁性体からなることを特徴とする請求項４記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項８】
リバウンド抑制機構は駆動シャフトに取り付けられるとともにストッパ受台近傍に位置する磁性体からなるカップ状体を有し、カップ状体はストッパ受台側に開口し、このカップ状体内に磁石が取り付けられ、
ストッパ受台側に磁性体を設けたことを特徴とする請求項１記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項９】
ストッパ受台自体が磁性体からなることを特徴とする請求項８記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【請求項１０】
ストッパ受台は非磁性体からなり、ストッパ受台のカップ状体側の面に磁性体板を取り付けたことを特徴とする請求項８記載の駆動シャフトの往復動作システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で動作する駆動シャフトの往復動作システムに係り、とりわけ動作中におけるリバウンドを防止することができる駆動シャフトの往復動作システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より駆動シャフトの往復動作システムは、ストッパ受台と、ストッパ受台を摺動自在に貫通して延びる駆動シャフトと、駆動シャフトに設けられ駆動シャフトを往復運動させる往復動作機構とを有するものが知られている。
【０００３】
このような駆動シャフトの往復動作システムにおいて、往復動作機構により駆動シャフトが往復運動する。この場合、駆動シャフトに取り付けられた一対のストッパがストッパ受台に当接して駆動シャフトの動きが規制される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、駆動シャフトの往復運動中において、駆動シャフトに取り付けられた一対のストッパがストッパ受台に当接して駆動シャフトの動きが規制されるが、ストッパがストッパ受台に当接する際、駆動シャフトがリバウンドして振動することがある。
【０００５】
一方、この駆動シャフトのリバウンドを防止するためストッパの剛性を低下させることも考えられるが、この場合はストッパが変形してしまい、駆動シャフトをストッパにより精度良く位置決めできなくなる。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、駆動シャフトのリバウンドを確実に防止でき、かつ駆動シャフトの動作を精度良く規定することができる駆動シャフトの往復動作システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ストッパ受台と、ストッパ受台を摺動自在に貫通して延びるとともに、ストッパ受台に当接する一対のストッパを有する駆動シャフトと、駆動シャフトに設けられ、駆動シャフトを往復運動させる往復動作機構と、駆動シャフトに設けられ、ストッパの一方がストッパ受台に当接する際の駆動シャフトのリバウンドを防止するリバウンド抑制機構とを備えたことを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【０００８】
本発明は、往復動作機構は駆動シャフトを一側へ駆動させるソレノイド装置と、駆動シャフトを他側へ復帰させる復帰装置とを有することを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【０００９】
本発明は、ソレノイド装置は駆動シャフトに取り付けられたプランジャとプランジャを駆動するソレノイドとを有し、復帰装置はスプリングからなることを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１０】
本発明は、リバウンド抑制機構は駆動シャフトに取り付けられるとともにストッパ受台近傍に位置する一対の係止具と、この一対の係止具内に移動自在に配置された重量ブロックとを有することを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１１】
本発明は、リバウンド抑制機構は駆動シャフトに設けられた密閉ケースと、密閉ケース内に収納された多数の粒状体からなることを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１２】
本発明は、ストッパ受台は磁性体からなり、一対の係止具は非磁性体からなり、重量ブロックは永久磁石からなることを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１３】
本発明は、ストッパ受台と一方の係止具との間であってストッパ受台側に磁石を設け、一対の係止具は非磁性体からなり、重量ブロックは磁性体からなることを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１４】
本発明は、リバウンド抑制機構は駆動シャフトに取り付けられるとともにストッパ受台近傍に位置する磁性体からなるカップ状体を有し、カップ状体はストッパ受台側に開口し、このカップ状体内に磁石が取り付けられ、ストッパ受台側に磁性体を設けたことを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１５】
本発明は、ストッパ受台自体が磁性体からなることを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１６】
本発明は、ストッパ受台は非磁性体からなり、ストッパ受台のカップ状体側の面に磁性体板を取り付けたことを特徴とする駆動シャフトの往復動作システムである。
【００１７】
本発明によれば、往復動作する駆動シャフトを停止させるときに、リバウンド抑制機構のうち、少し遅く移動する重量ブロックまたは粒状体を一対の係止具または密閉容器に衝突させることによりリバウンドを抑え、また駆動シャフトの停止時に磁力の吸引力を増加させ、リバウンドを低減させる。
【００１８】
磁力の吸引力Ｆは、Ｆ＝Ｋｍ１ｍ２／ｒ２（Ｋ：定数、ｍ１，ｍ２：磁気量、ｒ：磁性体間距離）で表され、したがって距離の二乗に反比例するため、磁性体間の距離が近づく程、急激に吸引力が増加することを利用することができる（図５参照）。なお、リバウンド抑制機構の磁石は１個でも相手が磁性体であれば相応の磁力を誘起できるので吸引力は同様に効果となる。また、リバウンド抑制機構は１個で単方向性、双方向性のリバウンド抑制機能があるが、２個のリバウンド抑制機構を用いてもよい。
【００１９】
なお、リバウンド抑制機構を用いることにより、高剛性のダンパを用いることができ、位置決め精度を高く保持できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、リバウンド抑制機構により、駆動シャフトのリバウンドを確実に防止できる。また駆動シャフトのリバウンドを確実に防止できるので、ダンパとして高剛性のものを用いることができ、駆動シャフトの動作を精度良く規制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１および図２は本発明による駆動シャフトの往復動作システムの第１の実施の形態を示す図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、駆動シャフトの往復動作システム１は、フレーム１１と、フレーム１１に下方から順に取り付けられたストッパ受台１２、ソレノイド受台１３およびスプリング受台１４とを備えている。
【００２４】
またストッパ受台１２およびソレノイド受台１３を摺動自在に貫通して駆動シャフト４が設けられている。さらにこの駆動シャフト４にはプランジャ３が取付けられており、またソレノイド受台１３にはプランジャ３を吸着するソレノイド２が設けられている。これらソレノイド２とプランジャ３とによってソレノイド装置が構成される。
【００２５】
ところで駆動シャフト４はソレノイド２およびソレノイド受台１３に嵌合されたブシュ８を摺動自在に貫通するとともに、その上端にスプリング受金６が固定されている。またスプリング受金６とスプリング受台１４との間には、復帰装置であるスプリング７が設けられている。また駆動シャフト４に固着されたプランジャ３の下端面には、ソレノイド２の下端面と対向してソレノイド２の磁力線を効率良くプランジャ３に伝導するためのフランジ５が取り付けられている。
【００２６】
またストッパ受台１２に設けられたブシュ８を貫通する駆動シャフト４の下端には、リバウンド抑制機構２０が設けられている。このリバウンド抑制機構２０は、密閉ケース１５を有し、このケース１５は駆動シャフト４の下端部に取り付けられている。
【００２７】
すなわち駆動シャフト４の下端部は中空シャフト１６となっており、ケース１５を中空シャフト１６に嵌込むか又は中空シャフト１６とケース１５との接触部を固着し、中空シャフト１６に止ねじ１９を取り付けることによりケース１５が駆動シャフト４の下端部に固定される。さらにケース１５内には重量ブロック１７が移動自在に設けられている。
【００２８】
重量ブロック１７の内部にはブッシュ１８が設けられ、重量ブロック１７はブッシュ１８を介して中空シャフト１６の外周を摺動する。なお、重量ブロック１７は永久磁石により構成されており、ケース１５は非磁性体材料により構成されている。またストッパ受台１２は磁性体からなっている。
【００２９】
また、駆動シャフト４のうちフランジ５とストッパ受台１２の間に、ダンパ機能を有する復帰側ストッパ１０が設けられている。またストッパ受台１２の下面にはケース１５側を向く駆動側ダンパ９が設けられている。
【００３０】
ところでケース１５は上板１５ａと、下板１５ｂと、側板１５ｃとからなり、このうち上板１５ａと下板１５ｂは重量ブロック１７の動きを規制する一対の係止具として機能する。またケース１５の上板１５ａは、駆動側ストッパとしても機能する。すなわち、駆動シャフト４には復帰側ストッパ１０と駆動側ストッパ１５ａとが設けられていることになる。
【００３１】
また、ソレノイド２は図示しないコイルを励磁することにより磁力線が発生してプランジャ３を吸引するようになっている。
【００３２】
なお、ソレノイド２とプランジャ３とからなるソレノイド装置と、スプリング７からなる復帰装置とによって往復動作機構が構成される。
【００３３】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について、図２（ａ）−（ｄ）により説明する。
【００３４】
まず、図２（ａ）において、ソレノイド２は励磁されておらず、ソレノイド２とプランジャ３は離れている。次に図２（ｂ）において、ソレノイド２が励磁されると、スプリング７の付勢力に抗してプランジャ３がソレノイド２に吸引され、駆動シャフト４およびケース１５が上側に移動する。このとき、ケース１５内の重量ブロック１７はケース１５の下板１５ｂ上に載置された状態で、ケース１５と共に移動する。その後ケース１５の上板（駆動側ストッパ）１５ａがストッパ受台１２の駆動側ダンパ９に当接してケース１６の動作が停止した瞬間に、リバウンドが発生してケース１５が下方に押し戻される。
【００３５】
このとき、図２（ｃ）に示すように、慣性で上方に移動を続ける重量ブロック１７がケース１５の下板１５ｂから離間し、上板１５ａに衝突してこの上板１５ａを押圧する。このためケース１５が再び上方に押し戻されてリバウンドが抑制される。このとき、永久磁石で構成された重量ブロック１７の磁力線により、磁性体のストッパ受台１２に重量ブロック１７は吸着され、重量ブロック１７がケース１５の上板１５ａを押圧した位置に保持される。
【００３６】
次に図２（ｄ）に示すように、ソレノイド２の励磁が切れると（復帰）、プランジャ３を吸着していた磁力線が消えて吸着力が失われるため、駆動シャフト４及びケース１５はスプリング７に付勢されて下側に移動し、駆動シャフト４のフランジ５下部に設けられた復帰側ストッパ１０がストッパ受台１２に当接し、駆動シャフト４の下降動作が停止した瞬間に、リバウンドが発生し、ケース１５が上方に押し戻されようとする。
【００３７】
この間、ケース１５の下降に伴ってストッパ受台１２とケース１５の隙間が拡がり、磁気抵抗が急速に増大するため、ストッパ受台１２に吸着するようにケース１５の上板１５ａに当接して保持されていた重量ブロック１７は、ストッパ受台１２との吸着力が失われ、ケース１５の上板１５ａに当接した状態のままケース１５と共に下方に移動する。ケース１５の下降動作が停止すると、図２（ａ）に示すように、慣性で下降を続ける重量ブロック１７は、ケース１５の上板１５ａから離間して下板１５ｂに衝突し、リバウンドにより上方に押し戻されようとしたケース１５を下方に押圧してリバウンドが抑制されるようになっている。
【００３８】
なお、上記実施の形態において、スプリング受台１４が上方に配置されるとともに、駆動シャフト４が上下方向に移動する例を示したが、スプリング受台１４を下方に配置してもよく、また駆動シャフト４が左右に往復動してもよい。ただし、この場合、重量ブロック１７がそれぞれの位置で保持されるように適宜磁性体を設ける必要がある。
【００３９】
また、本実施の形態において、復帰側ストッパ１０はダンパ機能をもっているが、復帰側ストッパ１０を取り除いてフランジ５にストッパ機能をもたせてもよい。また駆動側ダンパ９をストッパ受台１２側ではなく、ケース１５の上板１５ａに取り付けてもよく、この駆動側ダンパ９を取り除いてもよい。さらに、復帰装置としてスプリング７を用いているが、２対のソレノイド２及びプランジャ３を用い、各対のソレノイド２とプランジャ３をそれぞれ逆向きとして直結し、交互に励磁することにより往復動作を行わせてもよい。
【００４０】
第２の実施の形態
次に図３により本発明の第２の実施の形態について説明する。図３に示す第２の実施の形態は、ストッパ受台１２の下面にゴム磁石製ダンパ４９を設けるとともに、重量ブロックを磁性体（強磁性体）のブロック４７としたものである。
【００４１】
図３において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図３において、図１および図２に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図３において、ソレノイド２によりプランジャ３が吸引されると、駆動シャフト４が上方に移動する。これに伴い、シャフト４の下端に設けられたケース１５も上方に移動し、ケース１５の上板１５ａがゴム磁石製ダンパ４９に当接して停止する。ケース１５内のブロック４７はケース１５の下板１５ｂに載置されたままケース１５と共に上方に移行し、ケース１５の上板１５ａがダンパ４９に当接して停止しても、慣性により上方に移行を続けてケース１５の上板１５ａに衝突する。このためリバウンドしかけたケース１５をダンパ４９に押圧してリバウンドを防止するようになっている。また、同時にブロック４７はダンパ４９の磁力線によりケース１５の上内面側に吸着されて保持される。
【００４３】
ソレノイド２によるプランジャ３の吸引が解除されると、スプリング７の付勢力がダンパ４９の吸着力に上回り、駆動シャフト４を下方に押圧移動させる。これに伴い、ケース１５も下方に移動するが、ケース１５が下降を開始するとダンパ４９とケース１５の上板１５ａとの隙間の増大に伴い、急激にブロック４７の磁気抵抗が増大して吸着力が失われる。次にブロック４７は慣性によりケースの上板１５ａに当接したまま下方に移行する。復帰側ストッパ１０がストッパ受台１２に当接してケース１５の下降が停止すると、慣性によりブロック４７が下降を続けてケース１５下板１５ｂに衝突し、リバウンドしかけたケース１５を下方に押圧してリバウンドが防止される。
【００４４】
第３の実施の形態
次に図４により本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、駆動シャフト４の下端部にケース１５を設ける代わりに、ストッパ受台１２側が開口したカップ状体５５を設け、カップ状体５５内にリング状永久磁石５７を貼付固定したものである。カップ状体５５およびダンパの受台１２は磁性体（強磁性体）からなり、またストッパ受台１２の下面にゴム等のダンパ５９が設けられている。
【００４５】
なお、カップ状体５５は下板５５ｂと、側板５５ｃとを有し、この側板５５ｃの上端が駆動側ストッパとなっている。また、ストッパ受台１２を非磁性体から構成し、ストッパ受台１２のカップ状体５５側の面に磁性体板を取り付けてもよい。
【００４６】
図４において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図４において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
図４において、上方が開口して、磁性体からなるカップ状体５５内に永久磁石５７を設けたので、永久磁石５７の漏磁を防止し、吸引力を数倍高めることができる。これにより永久磁石５７を小さく或いは薄くできることから、一層高速化対応が可能となる。なお、図４においてリバウンド抑制効果は一方向なので、往復の防振を期待するときには、反対側、例えばソレノイド受台１３とスプリング受台１４（図１参照）との間にも、永久磁石５７を有するカップ状体５５を設けることが好ましい。
【００４８】
第４の実施の形態
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、重量ブロック１７が永久磁石からなっていない点が異なるのみであり、他は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００４９】
すなわち、図１および図２において、重量ブロック１７に吸引力はないのでソレノイド２の励磁によりプランジャ３が吸引され、駆動シャフト４の上昇により重量ブロック１７も上昇する。このときケース１５の上板１５ａが駆動側ダンパ９に衝突した時点で上昇限となってリバウンドが発生する。
【００５０】
この場合、重量ブロック１７はケース１５内の隙間分遅れてケース１５上板１５ａに衝突するため、リバウンドの反動を抑えることができる。また、ソレノイド２の励磁が切れると、プランジャ３がソレノイド２から離れる。このときケース１５内の重量ブロック１７は下板１５ｂ上にある。その後一旦ケース１５の下板１５ｂより離れ、ケース１５内の上板１５ａに接触後押圧され下降する。復帰側ストッパ１０がストッパ受台１２に当接してケース１５が下限点（初期状態）で停止すると、重量ブロック１７も少し遅れてケース１５の下板１５ｂに衝突し、上昇時と同様にリバウンド抑制効果を有する。
【００５１】
ただし、より良好な効果を出すためには、ケース１５が上昇限にあるときのリバウンドの波の初期に重量ブロック１７がケース１５上板１５ａに達することが好ましい。リバウンドの波高の最大値の時に重量ブロック１７が上板１５ａに至ったのでは効果が薄いので、プランジャ３の移動速度を考慮し、ケース１５と重量ブロック１７との隙間を決める必要がある。また、ソレノイド２の励磁ＯＦＦを切ったときも、リバウンドの波の初期に、重量ブロック１７がケース１５の下板１５ｂに達するようにする。
【００５２】
なお、上記各実施の形態において、重量ブロック１７，ブロック４７，永久磁石５７の代わりに、多数の粒状体を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による駆動シャフトの往復動作システムの第１の実施の形態を示す図。
【図２】駆動シャフトの往復動作システムの作用を示す図。
【図３】本発明による駆動シャフトの往復動作システムの第２の実施の形態を示す図。
【図４】本発明による駆動シャフトの往復動作システムの第３の実施の形態を示す図。
【図５】２個の磁石間の距離と吸引力との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５４】
１  往復動作システム
２  ソレノイド
３  プランジャ
４  駆動シャフト
５  フランジ
６  スプリング受金
７  スプリング
８  ブシュ
９  駆動側ダンパ
１０  復帰側ストッパ
１１  フレーム
１２  ストッパ受台
１３  ソレノイド受台
１４  スプリング受台
１５  ケース
１５ａ  上板
１５ｂ  下板
１６  中空シャフト
１７  重量ブロック
１８  ブシュ
１９  止ねじ
２０  リバウンド抑制機構
４７  ブロック
４９  ダンパ
５５  カップ状体
５７  永久磁石
５９  ダンパ  
【図１】
2005133835.tif 000003
【図２】
2005133835.tif 000004
【図３】
2005133835.tif 000005
【図４】
2005133835.tif 000006
【図５】
2005133835.tif 000007