(57)【要約】【課題】発生した熱を蓄積しない構成のソレノイドアクチュエータおよび当該ソレノイドアクチュエータを備えた加工装置を提供する。【解決手段】放熱フィンが形成された上面部と、外周にコイルが巻き回された略円筒形状の筒状部とを備えたボビンと、内周面に磁石が配設されて略円筒形状に形成されるとともに、内部の中心位置に略円柱形状の凸部が形成され、コイルが巻き回された筒状部を挿入可能な被挿入部材とを有し、コイルが巻き回された筒状部の内部に凸部を挿入しながらボビンを被挿入部材に挿入した状態で、コイルに所定の向きで電流を流すことにより、ボビンおよび被挿入部材に磁石と同じ方向の磁束が生じて、ボビンが被挿入部材側に移動し、コイルに所定の向きと逆向きで電流を流すことにより、ボビンおよび被挿入部材に磁石の磁束と逆向きの磁束が生じて、ボビンが被挿入部材から離れる方向に移動するようにした。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱フィンが形成された上面部と、外周にコイルが巻き回された略円筒形状の筒状部とを備えたボビンと、
内周面に磁石が配設されて略円筒形状に形成されるとともに、内部の中心位置に略円柱形状の凸部が形成され、前記コイルが巻き回された前記筒状部を挿入可能な被挿入部材と
を有し、
前記コイルが巻き回された前記筒状部の内部に前記凸部を挿入しながら前記ボビンを前記被挿入部材に挿入した状態で、前記コイルに所定の向きで電流を流すことにより、前記ボビンおよび前記被挿入部材に前記磁石と同じ方向の磁束が生じて、前記ボビンと前記凸部とが互いに吸引し合って、前記ボビンが前記被挿入部材側に移動し、前記コイルに前記所定の向きと逆向きで電流を流すことにより、前記ボビンおよび前記被挿入部材に前記磁石の磁束と逆向きの磁束が生じて、前記ボビンと前記磁石とが互いに反発し合って、前記ボビンが前記被挿入部材から離れる方向に移動する
ことを特徴とするソレノイドアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のソレノイドアクチュエータにおいて、さらに、
前記放熱フィンに対して風を送る空冷ファンと
を有することを特徴とするソレノイドアクチュエータ。
【請求項３】
加工工具を対象物に押し当てて、前記対象物に前記加工工具により所定の加工を行う加工装置において、
前記加工工具は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のソレノイドアクチュエータによって、前記対象物に所定の圧力で押し当てられる
ことを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドアクチュエータおよび加工装置に関し、さらに詳細には、直進型のソレノイドアクチュエータおよびそれを用いた加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロコンピューターの制御によって動作され、塩化ビニル製のマーキングフィルムのようなシート材を、カッティングデータに基づいて、所定の図形、文字あるいは記号などの形状にカッティングするための装置として、カッティングプロッタが知られている。
【０００３】
こうしたカッティングプロッタとしては、基台上にシート材を固定的に載置する、所謂、フラットベッド型のカッティングプロッタと、基台に対してシート材を移動可能に載置する、所謂、ペーパームーブ型のカッティングプロッタとが知られている。
【０００４】
上記した２種類のカッティングプロッタはいずれも、カッティングプロッタとは別体に設けられたホストコンピューターから出力されるカッティングデータに基づき、カッターをシート材に対して相対的にＸＹＺ直交座標系のＺ軸方向に移動させるとともに、カッターをシート材に対して相対的にＸ方向およびＹ方向に移動させることにより、ホストコンピューターから出力されるカッティングデータによって指示される形状にシート材をカッティングするものである。
【０００５】
ところで、こうしたカッティングプロッタでは、カッターをＺ軸方向に移動する手段として、例えば、ソレノイドアクチュエータが用いられる。
【０００６】
このソレノイドアクチュエータの可動子には、カッターを把持するホルダーが接続されている。
そして、ソレノイドアクチュエータのコイルに電流が流されることにより、可動子がＺ軸方向の所定の方向に移動して、カッターが保持するカッター刃を所定の圧力でシート材に当接し、当該コイルへの電流を停止することにより、可動子に取り付けられたバネなどの付勢力によって、可動子が上記所定の方向と逆方向に移動してカッターをシート材から離す。
【０００７】
こうしたソレノイドアクチュエータでは、定電流回路を設けて一定の電流を流すことで、可動子を一定量の推力で移動するようにし、これにより、カッター刃をシート材に当接する際の圧力を一定としていた。
しかしながら、上記したようなソレノイドアクチュエータでは、コイルに電流を流すことによりコイルが発熱し、発生した熱はソレノイドアクチュエータ内に蓄積されてしまい、その結果、コイル抵抗が上昇してしまっていた。
【０００８】
これにより、定電流回路の特性が変わってしまい、一定量の推力を維持することができなくなってしまい、例えば、上記したカッティングプロッタでは、カッティングの途中でカッティングができなくなってしまうような不具合が生じてしまっていた。
【０００９】
このため、コイル抵抗を上昇させないように、発生した熱を蓄積しない構成のソレノイドアクチュエータの提案が望まれていた。
【００１０】
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来の技術の有する上記したような要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発生した熱を蓄積し難い構成のソレノイドアクチュエータおよび当該ソレノイドアクチュエータを備えた加工装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明によるソレノイドアクチュエータは、放熱フィンが形成された上面部と、外周にコイルが巻き回された略円筒形状の筒状部とを備えたボビンと、内周面に磁石が配設されて略円筒形状に形成されるとともに、内部の中心位置に略円柱形状の凸部が形成され、上記コイルが巻き回された上記筒状部を挿入可能な被挿入部材とを有し、上記コイルが巻き回された上記筒状部の内部に上記凸部を挿入しながら上記ボビンを上記被挿入部材に挿入した状態で、上記コイルに所定の向きで電流を流すことにより、上記ボビンおよび上記被挿入部材に上記磁石と同じ方向の磁束が生じて、上記ボビンと上記凸部とが互いに吸引し合って、上記ボビンが上記被挿入部材側に移動し、上記コイルに上記所定の向きと逆向きで電流を流すことにより、上記ボビンおよび上記被挿入部材に上記磁石の磁束と逆向きの磁束が生じて、上記ボビンと上記磁石とが互いに反発し合って、上記ボビンが上記被挿入部材から離れる方向に移動するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明によるソレノイドアクチュエータは、上記したソレノイドアクチュエータにおいて、さらに、上記放熱フィンに対して風を送る空冷ファンとを有するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明による加工装置は、加工工具を対象物に押し当てて、上記対象物に上記加工工具により所定の加工を行う加工装置において、上記加工工具は、上記したソレノイドアクチュエータによって、上記対象物に所定の圧力で押し当てられるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上説明したように構成されているので、発生した熱を蓄積し難く、これにより、コイル抵抗の上昇を抑制することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明によるソレノイドアクチュエータを備えたカッティングプロッタの概略構成斜視説明図である。
【図２】図２は、図１のカッティングプリンタにおけるカッティングヘッドの概略構成説明図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、被挿入部材にボビンが吸引された状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるソレノイドアクチュエータおよび加工装置の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。
【００１８】
図１には、本発明によるソレノイドアクチュエータを備えたカッティングプロッタの概略構成斜視説明図が示されており、また、図２には、図１のカッティングプロッタにおけるカッティングヘッドの概略構成説明図が示されており、また、図３には、図２のＡ−Ａ線による断面図が示されており、また、図４には、図２のＢ−Ｂ線による断面図が示されている。
【００１９】
この図１に示すカッティングプロッタ１００は、ペーパームーブタイプのカッティングプロッタであり、各種の処理の指示などを行うための操作パネル１０４と、ＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸方向に移動自在に配設され、カッター１０６が取り付けられたカッティングヘッド１０８と、ベースシート上に粘着剤で表面シートが密着した２層構造のシート２００をＹ軸方向に搬送する駆動ローラ１１０、１１２と、駆動ローラ１１０、１１２の上方側に配設され、駆動ローラ１１０、１１２とによりシート２００を挟持するピンチローラ１１４、１１６とを有して構成されている。
【００２０】
なお、カッティングプロッタ１００の全体の動作は、マイクロコンピューター１０２により制御され、このマイクロコンピューター１０２には、別体に設けられたホストコンピューター（図示せず。）からカッティングデータが入力される。
【００２１】
より詳細には、カッティングヘッド１０８は、搬送されるシート２００と対向するようにして、Ｘ軸方向に延長するガイドレール１１８に移動自在に配設されたキャリッジ１２０と、キャリッジ１２０の左方側および右方側にＺ軸方向（上下方向）に延長して配設されたガイド棒１２２ａ、１２２ｂと、ガイド棒１２２ａ、１２２ｂに沿ってＺ軸方向に移動自在に配設されたカッターホルダー１２４と、キャリッジ１２０の中央位置近傍に配設され、カッターホルダー１２４に接続されたソレノイドアクチュエータ１０とを有して構成されている。
【００２２】
カッターホルダー１２４は、略Ｌ字形状に形成された棒状部１２４ａの一方の端部側においてガイド棒１２２ａが挿通されるとともに、他方の端部側に配設されたローラ１２６がガイド棒１２２ｂ上に摺動自在に配設される。
【００２３】
また、他方の端部側における後方側に配設されたバネ１３０によって、カッターホルダー１２４は、常に後方側に付勢された状態となっており、これによりローラ１２６をガイド棒１２２ｂに押圧した状態となる。
【００２４】
さらに、一方の端部側において、カッター１０６を把持するアーム部１２４ｂが形成されている。なお、アーム部１２４ｂに把持されるカッター１０６には、カッター１０６ａが交換可能に装着されている。
【００２５】
このカッターホルダー１２４は、棒状部１２４ａの中央部分近傍においてソレノイドアクチュエータ１０のボビン１２の上面部１２ａ（後述する。）が固定される。
【００２６】
ソレノイドアクチュエータ１０は、略円筒形状に形成され、外周にコイル１６が巻き回されたボビン１２と、下方側が閉塞した略円筒形状を備えた筒状に形成されるとともに、内周面に磁石２０が配設され、内部の中心位置に底面１８ｂから略円筒形状の凸部１８ａが形成されて、ボビン１２が挿入される被挿入部材１８とを備えている。
【００２７】
ボビン１２は、磁性を示すとともに熱伝導率の高い材料、例えば、鉄により形成され、内部が中空な略円筒形状を備えた筒状部１２ｂの上方側に、上面部１２ａが形成され、この筒状部１２ｂの外周にコイル１６が巻き回されている。
【００２８】
なお、このコイル１６には、電源（図示せず。）が接続されており、定電流回路を設けてコイル１６に一定量の電流が給電されるとともに、コイル１６へ給電する電流の向きを変更することで、ボビン１２に磁石２０と同じ向きの磁束を発生させたり、あるいは、ボビン１２に磁石２０と反対向きの磁束を発生させるように制御される。
【００２９】
また、ボビン１２の上面部１２ａには、放熱フィン１４が形成されており、この放熱フィン１４は、例えば、ボビン１２と同じ材料、例えば、鉄により形成される。
【００３０】
さらに、この上面１２ａには、カッターホルダー１２４が固定的に接続される。
【００３１】
被挿入部材１８は、磁性を示すとともに熱伝導率の高い材料、例えば、鉄により形成され、凸部１８ａも同様に、磁性を示すとともに熱伝導率の高い材料、例えば、鉄により形成される。
【００３２】
被挿入部材１８に設けられた凸部１８ａの径は、ボビン１２の筒状部１２ｂの内径と概ね一致し、凸部１８ａは筒状部１２ｂの内部に挿入可能な形状となっている。
【００３３】
また、この凸部１８ａの高さｈ１は、筒状部１２ｂの高さｈ２と概ね一致するように成形されている。
【００３４】
さらに、被挿入部材１８は、被挿入部材１８内に形成されたリング状の空間に、ボビン１２のコイル１６が巻き回された筒状部１２ｂが挿入可能な形状となっている。
【００３５】
即ち、この被挿入部材１８は、ボビン１２を挿入可能な構成となっている。
【００３６】
カッターホルダー１２４が固定されたボビン１２は、被挿入部材１８に挿入されるときには、ボビン１２の上面部１２ａと、被挿入部材１８の凸部１８ａの上端部とが間隔ｇを空けるように配設される。
【００３７】
なお、この間隔ｇは、カッター刃１０６ａとシート２００との距離と概ね一致するものであり、つまり、カッター刃１０６ａが間隔ｇと同じ長さだけ下降すると、シート２００に所定の圧力で当接するようになる。
【００３８】
また、ソレノイドアクチュエータ１０の近傍には、放熱フィン１４に対して、風を送り、放熱フィン１４における放熱の効率向上を促す空冷ファン２２が配設されている。
【００３９】
以上の構成において、カッティングプロッタ１００において、シート２００に対してカッティングデータに基づいてカッティングが開始されると、まず、カッティングを開始する位置に、カッター１０６のカッター刃１０６ａが位置するように、シート２００をＹ軸方向に移動するとともに、カッティングヘッド１０８をＸ軸方向に移動する。
その後、マイクロコンピューター１０２の制御により、電源（図示せず。）からコイル１６に電流が給電される。このとき、コイル１６に流す電流の向きを制御して、コイル１６に、ボビン１２において磁石２０の磁束と同じ向きの磁束が発生するように、所定の向きで一定量の電流を流す。
【００４０】
こうしてコイル１６に電流が流されると、上面部１２ａと凸部１８ａの上端部とが間隔ｇだけ空いた状態（図３に示す状態である。）から、ボビン１２と凸部１８ａとが吸引し合う。このとき、凸部１８ａは被挿入部材１８を介してキャリッジ１２０に固定され、ボビン１２はカッターホルダー１２４を介してＺ軸方向に移動自在に配設されているため、ボビン１２が被挿入部材１８に吸引される。これにより、ボビン１２が下方側に移動し、上面部１２ａと凸部１８ａの上端部とが密着する状態（図５に示す状態である。）になる。
【００４１】
こうしてボビン１２が下方側に移動することにより、ボビン１２の上面部１２ａに固定されたカッターホルダー１２４が下降し、これにより、カッターホルダー１２４に取り付けられたカッター１０６が間隔ｇと同じ長さだけ下降して、カッター刃１０６ａがシート２００に当接するようになる。
【００４２】
その後、カッター刃１０６ａがシート２００に当接した状態で、シート２００をＹ軸方向に移動するとともに、カッティングヘッド１０８をＸ軸方向に移動することで、カッター刃１０６ａによって、シート２００を所定の形状にカッティングする。
【００４３】
こうして、所定の形状のカッティングが終了すると、コイル１６に流す電流の向きを制御して、コイル１６に、ボビン１２において磁石２０の磁束と逆向きの磁束が発生するように、上記所定の方向と逆方向で一定量の電流を流す。
【００４４】
こうしてコイル１６に電流が流されると、上面部１２ａと凸部１８ａの上端部とが密着した状態（図５に示す状態である。）から、ボビン１２と被挿入部材１８に設けられた磁石２０とが反発し合い、ボビン１２が被挿入部材１８から離れる。これにより、ボビン１２が上方側に移動し、上面１２ａと凸部１８ａの上端部とが間隔ｇだけ空いた状態（図３に示す状態である。）になる。
【００４５】
こうしてボビン１２が上方側に移動することにより、ボビン１２の上面部１２ａに固定されたカッターホルダー１２４が上昇し、これにより、カッターホルダー１２４に取り付けられたカッター１０６が間隔ｇと同じ長さだけ上昇して、カッター刃１０６ａがシート２００から離れる。
【００４６】
こうして、カッティングプロッタ１００において、シート２００に対するカッティングを連続して行っていると、ボビン１２では熱が発生する。
【００４７】
しかしながら、ボビン１２には放熱フィン１４が設けられており、これにより、コイル１６で発生した熱は、筒状部１２ｂおよび上面部１２ａを介して放熱フィン１４から放熱される。
【００４８】
さらに、放熱フィン１４の近傍には、空冷ファン２２が配設され、空冷ファン２２から放熱フィン１４に対して風が送られているため、コイル１６により発生した熱を放熱フィン１４より効率的に放散している。
【００４９】
このため、カッティングプロッタ１００では、ソレノイドアクチュエータ１０において、ボビン１２に熱が蓄積され難く、コイルが巻き回された部材に放熱のための構成を備えていない従来技術のソレノイドアクチュエータと比較して、コイル抵抗の上昇を抑えることができる。
【００５０】
従って、カッティングプロッタ１００においては、ソレノイドアクチュエータ１０が一定量の推力を維持することができ、カッティングの途中でカッティングができなくなってしまうような不具合が生じ難くなる。
【００５１】
また、ソレノイドアクチュエータ１０では、ボビン１２の放熱効果が高いため、コイル１６に流す電流量を大きくして、より高い推力を生じさせることができるようになる。
【００５２】
従って、ソレノイドアクチュエータ１０のサイズを小さくしても、一定の推力を生じさせることができるようになり、カッティングプロッタ１００では、製造コストを抑制することができるようになる。
【００５３】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に示すように変形するようにしてもよい。
【００５４】
（１）上記した実施の形態においては、放熱フィン１４を、ボビン１２と同じ材料、つまり、磁性を示すとともに熱伝導率の高い材料とするようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、放熱フィン１４としては、熱伝導率の高い材料であれば、磁性を示さない材料であってもよく、例えば、アルミや樹脂材料を用いるようにしてもよい。
（２）上記した実施の形態においては、カッターホルダー１２４を上方側に付勢して、ボビン１２に巻き回されたコイル１６に電流を印加しないときに、所定の高さ位置にカッターホルダー１２４を位置させるためのバネなどの付勢手段を設けるようにしてもよい。
【００５５】
この場合、コイル１６では、ボビン１２の筒状部分において磁石２０の磁束と同じ向きの磁束のみが発生するように制御され、コイル１６に電流が流れた際には、ボビン１２が被挿入部材１８に吸引されてボビン１２が下降する。その後、コイル１６への電流の流れを止めることにより、ボビン１２が被挿入部材１８に吸着されなくなり、付勢手段の付勢力によりカッティングホルダー１２４を介してボビン１２が上昇する。
【００５６】
（３）上記した実施の形態においては、カッティングプロッタ１００のカッティングヘッド１０８においてソレノイドアクチュエータ１０を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、所定の圧力で対象物にワークを押し当てるような加工装置の加工ヘッドにおいてソレノイドアクチュエータを設けるようにしてもよい。
【００５７】
例えば、打刻機の打刻ヘッドなどにソレノイドアクチュエータ１０を設けるようにしてもよい。
【００５８】
（４）上記した実施の形態においては、カッティングヘッド１０６において、放熱フィン１４に対して風を送るための空冷ファン２２を設けるようにしたが、放熱フィン１４で十分な放熱が可能である、あるいは、製造コストを抑制するなど種々の理由により、こうした空冷ファン２２を設けないようにしてもよい。
【００５９】
（５）上記した実施の形態においては、空冷ファン２２を１つ設けるようにしたが、空冷ファン２２は複数設けるようにしてもよいことは勿論である。
【００６０】
（６）上記した実施の形態においては、ソレノイドアクチュエータ１０を、ペーパームーブ型のカッティングプロッタに用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ソレノイドアクチュエータ１０を、フラットベッド型のカッティングプロッタに用いるようにしてもよい。
【００６１】
（７）上記した実施の形態ならびに上記した（１）および（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、加工工具により対象物を押圧する必要のある加工装置に用いて好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ソレノイドアクチュエータ、１２  ボビン、１４  放熱フィン、１６  コイル、１８  被挿入部材、２０  磁石、２２  空冷ファン、１００  カッティングプロッタ、１０２  マイクロコンピューター、１０６  カッター、１０８  カッティングヘッド、１２０  キャリッジ、１２４、カッターホルダー、２００  シート
【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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